La porta di collegamento industriale è utilizzata come interfaccia tra reti che supportano protocolli diversi. Nel campo IT e OT, le porte di collegamento possono comunicare tra molte diverse architetture e protocolli residenti. Esse riconfezionano e convertono i dati da una rete all'altra per comprendere l'informazione.
La porta può includere funzioni di convertitore di protocollo, dispositivo di abbinamento di impedenza, convertitore di velocità, isolatore di guasto o convertitore di segnale per fornire interoperabilità del sistema. La porta di collegamento industriale trattata in questa relazione è utilizzata per introdurre dispositivi di rete basati su IP nelle reti basate su IP e può essere introdotta nell'Internet industriale.
Con l'avvento dell'Internet industriale, la gamma di funzioni della porta di collegamento industriale si sta espandendo. Storicamente, grazie alla semplice conversione di protocollo, l'avvento di piattaforme di porte di collegamento microprocessore remote programmabili con sistemi operativi standard e la capacità di ospitare agenti di piattaforma IIoT e applicazioni residenti ha notevolmente espanso la configurazione funzionale della porta.
A causa della focalizzazione sul potenziale utilizzo come dispositivo infrastrutturale di bordo dell'Internet industriale, la relazione presta particolare attenzione alle porte che supportano reti basate su IP. Ciò elimina le porte che supportano solo reti non basate su IP a livello di slave e master, incluse molte porte che saranno basate su non-IP, solitamente reti di automazione seriale interconnessa.
ARC esclude inoltre le schede di interfaccia di rete collegate ai backplane PLC basati su protocolli di rete Ethernet. Per esempio, non sono incluse le schede di interfaccia di rete progettate per backplane PLC basati su EtherNet/IP.
I router e switch di rete sono tipicamente inclusi in una porzione dello spettro delle porte, ma tali prodotti sono esplicitamente esclusi da questa relazione e inclusi in separati prodotti della infrastruttura di rete ARC. Analogamente, sono esclusi i convertitori di media, i server di dispositivo e i convertitori di protocollo proprietari.
Per catturare la gamma funzionale emergente delle porte di collegamento industriali, l'analisi separa i tradizionali dispositivi di conversione di protocollo di automazione dai nuovi dispositivi di porta di collegamento IIoT. In breve, per questa analisi, la porta di collegamento di automazione è considerata quella che funziona a un livello inferiore della pila di architettura e sottolinea la conversione di protocollo.
D'altra parte, le caratteristiche delle porte IIoT o "cloud" sono che sottolineano la fornitura di dati di dispositivo ad altre componenti del cloud o Internet industriale. Fattori di differenziazione includono l'uso di microprocessori e sistemi operativi standard, come la piattaforma Intel IoT, e API che supportano il trasferimento di stato di rappresentazione (REST), il trasporto di telemetria di coda di messaggio (MQTT) e altri protocolli di integrazione e trasporto di dati IoT. OPC UA può anche essere utilizzato a tale scopo.
Nelle prime fasi di Internet industriale, molti fornitori forniscono integrazione tra i loro dispositivi di porta e il loro cloud privato. Esempi includono la HMS Industrial Network con Netbiter e il suo Argos Cloud, nonché Digi International e il suo Device Cloud. Questi e altri prodotti simili sono inclusi nella categoria IIoT.
Le ultime porte IIoT supportano componenti della piattaforma IIoT più avanzata che può essere eseguita sul bordo. Queste porte semplificano l'interfaccia tra il bordo e il cloud e supportano ulteriormente l'esecuzione di applicazioni di bordo come analisi. Esempi di questi agenti di piattaforma di bordo includono le macchine Predix di GE nelle loro porte proxy in loco e dispositivi partner, nonché piattaforme IOx disaggregata di Cisco residenti nei loro router della serie 8x9 e prodotti partner.
Questa relazione introduce il mercato delle porte dal punto di vista della rete slave e master del servizio. A causa dell'enfasi sulle applicazioni di Internet industriale, tutte le reti primarie devono essere basate su IP, escludendo slave seriale e altre non-IP master, includendo secondo la classificazione di tipo di rete:
Altri master Ethernet (solitamente reti di automazione seriale)
Slave wireless host wireless (può essere anche qualsiasi tipo di wireless, ma solitamente Bluetooth o equivalente a Wi-Fi)
Cellulare (qualsiasi tipo di slave a una rete cellulare)
L'unità centrale di elaborazione (CPU) è un circuito elettronico o "chip" all'interno di una porta basata su microprocessore che esegue operazioni di base di aritmetica, logica, controllo e input/output (I/O). Intel, ARM e Freescale sono i fornitori di chip più popolari per le porte di collegamento industriali.
Il sistema operativo (OS) gestisce le risorse hardware e software del computer e fornisce servizi comuni alle applicazioni. I sistemi operativi sono un fattore importante di differenziazione nel campo delle porte di collegamento industriali a causa della tendenza di essere in grado di eseguire applicazioni residenti sul bordo nella porta. Linux è attualmente il sistema operativo più popolare per i fornitori di porte IIoT, ma Windows 10 sta diventando un'alternativa, specialmente per i clienti che utilizzano Microsoft Azure Cloud.
Ogni dispositivo su Internet è assegnato un indirizzo IP per identificazione e definizione di posizione. La versione 6 del Protocollo Internet (IPv6) fornisce un spazio di indirizzi di maggiore capacità per identificare e localizzare computer in rete e instradare il traffico su Internet.
IPv6 a 128 bit è sviluppato dall'Internet Engineering Task Force (IETF) e apparentemente, il numero di indirizzi disponibili sotto il suo predecessore, IPv4, sarà presto esaurito. Questi due protocolli non sono interoperabili, ma esistono software e prodotti per consentire la comunicazione tra host e interfacce che supportano i rispettivi protocolli.
Al momento di scrivere questo articolo, la maggior parte delle reti industriali non supporta IPv6. Tuttavia, sono disponibili molte nuove porte IIoT.
Le porte di collegamento industriale edge computing sono un potente strumento nell'era dell'Internet delle Cose Industriale (IIoT). Esse integrano raccolta di dati, elaborazione in tempo reale e protezione della sicurezza in un pacchetto robusto, fungendo da cervello intelligente delle fabbriche. Tramite l'elaborazione di dati alla sorgente, ottengono tempi di risposta a livello di millisecondi, garantendo l'efficiente funzionamento dei processi produttivi. Inoltre, proteggono i dati aziendali dalle minacce attraverso robusti meccanismi di sicurezza. Inoltre, riducono i requisiti di larghezza di banda di rete e ottimizzano l'utilizzo delle risorse, portando esperienze intelligenti senza precedenti alle industrie tradizionali. In sostanza, le porte di collegamento industriale edge computing svolgono un ruolo fondamentale nell'aiutare le industrie tradizionali ad intraprendere un viaggio verso la digitalizzazione e l'intelligenza.
Una rete cellulare wireless opera attraverso un ricevitore-trasmettitore di posizione fissa, chiamato sito cellulare o stazione base. Un singolo sito cellulare copre un'area limitata, mentre una rete di siti cellulari copre un'area estesa. Molte persone sono consapevoli che le reti cellulari vengono utilizzate per i loro telefoni personali, ma le reti cellulari sono anche ampiamente usate per monitorare e gestire a distanza vari dispositivi.
La maggior parte degli attuali gateway cellulari industriali operano sulla tecnologia 3G o 4G LTE. Il termine 4G indica la quarta generazione di tecnologia dati per reti cellulari. L'acronimo LTE sta per Long Term Evolution ed è un'abbreviazione del flusso tecnico di dati ad alta velocità per telefoni e altri dispositivi mobile. La nuova tecnologia LTE-M è progettata per le comunicazioni Internet.
Il gateway che collega la rete secondaria alla struttura principale Ethernet può supportare uno dei protocolli di rete Ethernet industriale disponibili. Esistono numerosi protocolli, ma la maggior parte dei dispositivi attualmente supportati sono protocolli di rete industriale progettati per EtherNet/IP o PROFINET.
Le dimensioni fisiche si riferiscono alle misure, alla forma e all'occupazione fisica del gateway. Molti dispositivi di rete industriale di bordo vengono commercializzati come montaggio su guida DIN o rack/panel. Un'altra opzione è costituita dai gateway incorporati in terminali, come PC industriali senza ventole o HMI. Nell'ultima categoria, sono inclusi solo i gateway incorporati venduti dai fornitori che commercializzano dispositivi indipendenti. I fornitori che vendono solo prodotti incorporati sono esclusi dal campo di questa ricerca.
USR-M511 di PUSR è un gateway Modbus che interroga gli schiavi Modbus RTU/ASCII e visualizza i dati in una pagina web interna. Supporta inoltre la risposta alle interrogazioni provenienti dal master Modbus TCP. USR-M511 offre un metodo flessibile per controllare e monitorare i dispositivi Modbus RTU/ASCII.
