工業(yè)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)用于在支持不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行接口。在IT和OT領(lǐng)域，網(wǎng)關(guān)可以在許多不同的常駐架構(gòu)和協(xié)議之間進(jìn)行通信。他們重新打包并轉(zhuǎn)換從一個網(wǎng)絡(luò)到另一個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，以便了解信息。
工業(yè)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)功能
網(wǎng)關(guān)可以包含諸如協(xié)議轉(zhuǎn)換器，阻抗匹配設(shè)備，速率轉(zhuǎn)換器，故障隔離器或信號轉(zhuǎn)換器之類的功能，以提供系統(tǒng)互操作性。本報告中涉及的工業(yè)網(wǎng)關(guān)用于將基于IP的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備引入基于IP的網(wǎng)絡(luò)，并可能引入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。
隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，工業(yè)網(wǎng)關(guān)功能范圍正在擴(kuò)大。歷史上主要歸功于簡單的協(xié)議轉(zhuǎn)換，具有標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)的遠(yuǎn)程可編程微處理器網(wǎng)關(guān)平臺的出現(xiàn)以及托管IIoT平臺代理和駐留應(yīng)用程序的能力極大地擴(kuò)展了網(wǎng)關(guān)的功能配置。
由于專注于作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的潛在用途，該報告特別關(guān)注支持基于IP的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)。這排除了僅支持從站和主站級別的非基于IP的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)，包括許多將基于非IP的，通常是串行自動化網(wǎng)絡(luò)相互連接的網(wǎng)關(guān)。
ARC進(jìn)一步排除了基于基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議連接到PLC背板的網(wǎng)絡(luò)接口卡。例如，不包括設(shè)計用于基于EtherNet /
IP的PLC背板的網(wǎng)絡(luò)接口卡。
網(wǎng)絡(luò)路由器和交換機(jī)通常包含在網(wǎng)關(guān)頻譜的一部分中，但此類產(chǎn)品明確排除在本報告之外，并包含在單獨的ARC網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)可交付成果中。類似地排除了媒體轉(zhuǎn)換器，設(shè)備服務(wù)器和專用協(xié)議轉(zhuǎn)換器。
IIoT與自動化網(wǎng)關(guān)
為了捕獲工業(yè)網(wǎng)關(guān)的新興功能范圍，該分析將傳統(tǒng)的自動化協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備與新的IIoT網(wǎng)關(guān)設(shè)備分開。簡而言之，為了進(jìn)行此分析，自動化網(wǎng)關(guān)被認(rèn)為是在架構(gòu)堆棧的較低級別運(yùn)行并強(qiáng)調(diào)協(xié)議轉(zhuǎn)換的那些。
另一方面，IIoT或“云”網(wǎng)關(guān)的特征在于它們強(qiáng)調(diào)將設(shè)備數(shù)據(jù)提供給云或工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的其他組件。差異化因素包括使用標(biāo)準(zhǔn)微處理器和操作系統(tǒng)，如英特爾物聯(lián)網(wǎng)平臺，以及支持代表性狀態(tài)轉(zhuǎn)移(REST)API，消息隊列遙測傳輸(MQTT)以及其他物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)集成和傳輸協(xié)議。OPC
UA(統(tǒng)一架構(gòu))也可用于此目的。
在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的早期階段，許多供應(yīng)商提供其網(wǎng)關(guān)設(shè)備和他們自己的私有云之間的集成。例子包括帶Netbiter的HMS工業(yè)網(wǎng)絡(luò)及其Argos
Cloud，以及Digi International及其Device Cloud。這些產(chǎn)品以及其他類似產(chǎn)品都包含在IIoT類別中。
最新的IIoT網(wǎng)關(guān)支持能夠在邊緣執(zhí)行的更高級IIoT平臺的組件。這些網(wǎng)關(guān)簡化了邊緣和云之間的接口，并進(jìn)一步支持邊緣應(yīng)用程序的執(zhí)行，例如分析。這些邊緣平臺代理的示例包括位于其現(xiàn)場代理網(wǎng)關(guān)和合作伙伴設(shè)備中的GE的Predix機(jī)器，以及駐留在其8x9系列路由器和合作伙伴產(chǎn)品中的思科非捆綁式IOx平臺。
工業(yè)網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)類型
本報告從服務(wù)的從站和主站網(wǎng)絡(luò)的角度介紹了網(wǎng)關(guān)市場。由于強(qiáng)調(diào)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，所有主網(wǎng)絡(luò)必須基于IP，不包括串行和其他非IP主設(shè)備。按網(wǎng)絡(luò)類型分類包括：
無線從屬到以太網(wǎng)主站(任何類型的無線網(wǎng)絡(luò)，包括Wi-Fi，WirelessHART或個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，如藍(lán)牙)
其他以太網(wǎng)主站(通常是串行自動化網(wǎng)絡(luò))
無線從屬無線主機(jī)(也可以是任何類型的無線，但通常是藍(lán)牙或等同于Wi-Fi)
蜂窩(蜂窩網(wǎng)絡(luò)的任何類型的從屬)
工業(yè)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)CPU架構(gòu)
中央處理單元(CPU)是基于微處理器的網(wǎng)關(guān)內(nèi)的電子電路或“芯片”，其執(zhí)行基本的算術(shù)，邏輯，控制和輸入/輸出(I /
O)操作。英特爾，ARM和飛思卡爾是工業(yè)網(wǎng)關(guān)最受歡迎的芯片供應(yīng)商。
工業(yè)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)操作系統(tǒng)
操作系統(tǒng)(OS)管理計算機(jī)硬件和軟件資源，并為應(yīng)用程序提供公共服務(wù)。操作系統(tǒng)是工業(yè)網(wǎng)關(guān)領(lǐng)域中的重要區(qū)別因素，因為必須能夠在網(wǎng)關(guān)中執(zhí)行邊緣駐留應(yīng)用程序的趨勢。Linux目前是IIoT網(wǎng)關(guān)提供商中最受歡迎的操作系統(tǒng)，但Windows
10正在成為另一種選擇，特別是在那些使用微軟Azure云的客戶中。
工業(yè)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)IPv6支持
Internet上的每個設(shè)備都分配有用于標(biāo)識和位置定義的IP地址。Internet協(xié)議版本6(IPv6)提供了更大容量的地址空間，用于識別和定位聯(lián)網(wǎng)計算機(jī)并在Internet上路由流量。
128位IPv6是由互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)開發(fā)的，一旦很明顯，其前身IPv4下可用的地址數(shù)量將很快耗盡。這兩種協(xié)議不是可互操作的，但存在軟件和產(chǎn)品以允許主機(jī)和支持各自協(xié)議的接口之間的通信。
在撰寫本文時，大多數(shù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)都不支持IPv6。但是，許多新的IIoT網(wǎng)關(guān)都可以。
移動蜂窩網(wǎng)關(guān)
無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)通過固定位置收發(fā)器操作，稱為小區(qū)站點或基站。單個小區(qū)站點覆蓋有限區(qū)域，而小區(qū)站點網(wǎng)絡(luò)覆蓋大區(qū)域。大多數(shù)人都知道蜂窩網(wǎng)絡(luò)由于他們的個人手機(jī)使用，但蜂窩網(wǎng)絡(luò)也廣泛用于遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理各種設(shè)備。
大多數(shù)工業(yè)蜂窩網(wǎng)關(guān)目前在3G或4G
LTE上運(yùn)行。術(shù)語4G表示用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的第四代數(shù)據(jù)技術(shù)。首字母縮略詞LTE代表長期演進(jìn)，是電話和其他移動設(shè)備高速數(shù)據(jù)的技術(shù)流程的縮寫。新的LTE
M技術(shù)專為互聯(lián)網(wǎng)通信而設(shè)計。
支持工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)
將從屬網(wǎng)絡(luò)連接到以太網(wǎng)骨干網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)可以支持可用的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之一。存在許多這些協(xié)議，但目前支持的大多數(shù)設(shè)備都是
工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計用于EtherNet / IP或PROFINET。
工業(yè)網(wǎng)關(guān)外形
外形尺寸是指網(wǎng)關(guān)的大小，形狀和物理足跡。許多工業(yè)網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備以DIN導(dǎo)軌或機(jī)架/面板安裝形式出售。嵌入在終端設(shè)備中的網(wǎng)關(guān)，例如無風(fēng)扇工業(yè)PC或HMI，是另一種選擇。在后一類別中，僅包括銷售獨立設(shè)備的供應(yīng)商銷售的嵌入式網(wǎng)關(guān)。僅銷售嵌入式產(chǎn)品的供應(yīng)商不在本研究范圍內(nèi)。
工業(yè)網(wǎng)關(guān)危險場所分類
I類危險場所是指空氣中可能存在足夠量的易燃?xì)怏w或蒸氣以致爆炸或可燃的場所。II類位置含有可燃粉塵。III類位置是由于處理，儲存或加工的材料類型而存在可燃纖維或碎屑的區(qū)域。
除了危險場所的類型之外，國家電氣規(guī)范(NEC)還關(guān)注存在這些危險的各種條件。NEC指定正常條件為1區(qū)和異常2區(qū).I類，II類和III類危險場所可以是1區(qū)或2區(qū)。
工業(yè)網(wǎng)關(guān)環(huán)境評級
工業(yè)環(huán)境可能含有灰塵和液體?？赡苄枰Ｗo(hù)設(shè)備以防止這些污染物進(jìn)入。美國國家電氣制造商協(xié)會(NEMA)的環(huán)境評級在美國使用。歐洲和其他全球地區(qū)使用國際電工委員會(IEC)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和“IP代碼”。
IP20至IP40等級與NEMA 1(通風(fēng))通用規(guī)范類似。IP65與NEMA 4類似，符合防塵防滴規(guī)范。IP67類似于NEMA
6防塵和防水規(guī)格。ARC對于不符合上面列出的IEC分類之一的設(shè)備使用“其他”分類。
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