Das industrielle Gateway dient als Schnittstelle zwischen Netzwerken, die unterschiedliche Protokolle unterstützen. In den Bereichen IT und OT können Gateways zwischen vielen verschiedenen lokal existierenden Architekturen und Protokolle kommunizieren. Sie verpacken und konvertieren Daten von einem Netzwerk zu einem anderen, um die Information zu verstehen.
Das Gateway kann Funktionen von Protokollkonvertern, Impedanzanpassungsgeräte, Geschwindigkeitskonvertern, Fehlerisolierern oder Signalkonvertern enthalten, um die Systeminteroperabilität zu gewährleisten. Das in diesem Bericht behandeltes industrielle Gateway dient der Einführung von IP-basierten Netzwerkgeräte in IP-basierten Netzwerken und kann in das industrielle Internet eingeführt werden.
Mit dem Aufkommen des industrielles Internets erweitert sich die Funktionspalette von industrielle Gateways. Historisch, dank einfacher Protokollkonvertierung, hat die Entstehung von fern programmierbaren Mikroprozessor-Gateway-Plattformen mit Standardbetriebssystemen und die Fähigkeit, IIoT-Plattform-Agenten und lokale Anwendungen zu hosten, die funktionale Konfiguration des Gateways stark erweitert.
Aufgrund der Fokussierung auf den potenziellen Einsatz als eine industrielle Internet-Edge-Infrastrukturgerät, widmet der Bericht besonderes Aufmerksamkeit auf Gateways, die IP-basierte Netzwerke unterstützen. Damit werden Gateways ausgeschlossen, die nur nicht-IP-basierte Netzwerke auf Slave- und Master-Ebene unterstützen, inklusive viele Gateways, die auf nicht-IP-basiert sein werden, meist seriell automatisierten Netzwerk-vernetzten Gateways.
ARC schließt auch Netzwerkkarten aus, die mit PLC-Rückseiten auf Basis von Ethernet-Netzwerkprotokolle verbunden sind. Zum Beispiel, Netzwerkkarten, die für auf EtherNet/IP-basierten PLC-Rückseiten konzipiert sind, sind nicht inklusive.
Netzwerkrouter und Switches sind typischerweise in einem Teil des Gateway-Spektrums enthalten, jedoch werden solche Produkte ausdrücklich von diesem Bericht ausgeschlossen und in separate ARC-Netzwerkinfrastruktur-Lieferungen enthalten. Ähnlich sind Medienkonverter, Geräteserver und proprietäre Protokollkonverter ausgeschlossen
Um das aufkommende Funktionsspektrum von industrielle Gateways zu erfassen, trennt die Analyse traditionelle Automatisierung-Protokollkonvertierungsgeräte von die neue IIoT-Gateway-Geräte. Kurz gesagt, für diese Analyse, wird das Automatisierung-Gateway als solche betrachtet, die auf einer niedrigeren Ebene des Architekturstacks laufen und Protokollkonvertierung betonen.
Andererseits, die Merkmale von IIoT- oder "Cloud"-Gateways sind, dass sie betonen, die Gerätedaten zu anderen Komponenten der Cloud oder des industriellen Internets zu liefern. Unterscheidungsfaktoren umfassen die Verwendung von Standardmikroprozessoren und Betriebssysteme, wie die Intel IoT-Plattform, und API, die Representation State Transfer (REST), Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) und andere IoT-Datenintegrations- und -transportprotokolle unterstützen. OPC UA kann auch für diesen Zweck verwendet werden.
In die frühe Phase des industrielles Internets, viele Anbieter liefern Integration zwischen ihre Gateway-Geräte und ihre eigene private Cloud. Beispiele umfassen das HMS Industrial Network mit Netbiter und seine Argos Cloud, sowie Digi International und seine Device Cloud. Diese und andere ähnliche Produkte sind in die IIoT-Kategorie inklusive.
Die neueste IIoT-Gateways unterstützen Komponenten der fortschrittlicheren IIoT-Plattform, die an der Edge ausgeführt werden können. Diese Gateways vereinfachen die Schnittstelle zwischen die Edge und die Cloud und weiter die Ausführung von Edge-Anwendungen wie Analysen unterstützen. Beispiele für diese Edge-Plattform-Agenten umfassen GE's Predix-Maschinen in ihre örtliche Proxy-Gateways und Partnergeräte, sowie Cisco's entbundelte IOx-Plattformen, die in ihre 8x9-Serie-Router und Partnerprodukte existieren.
Dieser Bericht einführt den Gateway-Markt aus der Perspektive des Slave- und Master-Netzwerk des Dienstes. Aufgrund der Betonung von industrielle Internet-Anwendungen, müssen alle Primary-Netzwerke IP-basiert sein, ausgeschlossen seriell und andere nicht-IP-Master, inklusive gemäß Netzwerktyp-Klassifizierung:
Wireless-Slave zu Wireless-Host (auch jede Art von Wireless sein können, aber meist Bluetooth oder äquivalent zu Wi-Fi)
Mobilfunk (jede Art von Slave zu einem Mobilfunknetz)
Die Zentralverarbeitungseinheit (CPU) ist eine elektronische Schaltung oder "Chip" innerhalb eines mikroprozessor-basierten Gateway, die grundlegende Arithmetik, Logik, Kontrolle und Ein-/Ausgabe (I/O)-Operationen ausführt. Intel, ARM und Freescale sind die beliebtesten Chip-Lieferanten für industrielle Gateways.
Das Betriebssystem (OS) verwaltet Computerhardware- und -softwareressourcen und Anwendungen gemeinsame Dienste bietet. Betriebssysteme sind ein wichtiger Unterscheidungsfaktor im Bereich von industrielle Gateways aufgrund der Tendenz, in der Gateway Edge-resident-Anwendungen ausführen zu können. Linux ist derzeit das beliebtestes Betriebssystem für IIoT-Gateway-Anbieter, aber Windows 10 wird zu einer Alternative, besonders für Kunden, die die Microsoft Azure Cloud nutzen.
Jedes Gerät im Internet bekommt eine IP-Adresse zur Identifikation und Lokalisierungszuordnung. Internet Protocol Version 6 (IPv6) bietet einen größeren Kapazitäts-Adressraum zur Identifikation und Lokalisierung von vernetzten Rechnern und Routing-Verkehr über das Internet.
Das 128-Bit-IPv6 wird von der Internet Engineering Task Force (IETF) entwickelt, und offensichtlich, die Anzahl von verfügbaren Adressen unter seinem Vorgänger, IPv4, bald ausgeschöpft sein wird. Diese zwei Protokolle sind nicht interoperabel, aber es gibt Software und Produkte, die Kommunikation zwischen dem Host und die Schnittstellen zu ermöglichen, die die jeweilige Protokolle unterstützen.
Beim Schreiben dieses Artikels, unterstützen die meisten industrielle Netzwerke nicht IPv6. Jedoch, viele neue IIoT-Gateways sind verfügbar.
Edge-Computing-industrielle Gateways sind ein mächtiges Werkzeug in der Ära des industriellen Internet der Dinge (IIoT). Sie integrieren Datenerfassung, Echtzeit-Verarbeitung und Sicherheitsschutz in eine robuste Paket, als das intelligente Gehirn von Fabriken fungierend. Durch die Verarbeitung von Daten am Ursprung, erreichen sie Millisekunden-Reaktionszeiten, die effiziente Ausführung von Produktionsprozessen sicherstellend. Zusätzlich, sie schützen Unternehmensdaten vor Bedrohungen durch robuste Sicherheitsmechanismen. Weiter, sie reduzieren die Netzwerkbandbreitenanforderungen und optimieren die Ressourcenverwendung, traditionelle Branchen beispiellose intelligente Erfahrungen bringend. Im Wesentlichen, spielen Edge-Computing-industrielle Gateways eine zentrale Rolle, traditionelle Branchen zu helfen, auf eine Reise zu Digitalisierung und Intelligenz zu begeben.
Ein drahtloses Funknetzwerk funktioniert über einen fest installierten Sender-Empfänger, der als Zellstandort oder Basisstation bezeichnet wird. Ein einziger Zellstandort deckt einen begrenzten Bereich ab, während ein Zellstandortnetzwerk eine größere Fläche umfasst. Die meisten Menschen wissen, dass Zellnetzwerke von ihren Mobiltelefone verwendet werden, aber Zellnetzwerke werden auch weit verbreitet für die Fernüberwachung und Verwaltung verschiedener Geräte eingesetzt.
Die meisten industrielle Mobilfunkgateways derzeit arbeiten mit 3G oder 4G LTE. Der Begriff 4G bezeichnet die vierte Generation der Datentechnologie für Zellnetzwerke. Die Abkürzung LTE steht für Long Term Evolution und ist eine Abkürzung für den technischen Fluss von Hochgeschwindigkeitsdaten für Telefone und andere mobile Geräte. Die neue LTE-M-Technologie ist für Internetkommunikation konzipiert.
Das Gateway, welches das Nebennetzwerk mit dem Ethernet-Backbone verbindet, kann eines der verfügbare industrielle Ethernet-Netzwerkprotokolle unterstützen. Es gibt viele Protokolle, aber die meisten derzeit unterstützte Geräte sind industrielle Netzwerkprotokolle, die für EtherNet/IP oder PROFINET konzipiert sind.
Das Außenmaß bezieht sich auf die Größe, Form und räumliche Ausdehnung des Gateways. Viele industrielle Netzwerk-Randgeräte werden als DIN-Schiene oder Rack/Panel-Montage verkauft. Einbettete Gateways in Endgeräte, wie lüfterlose industrielle PCs oder HMIs, sind eine andere Option. In der letztere Kategorie sind nur von Herstellern von eigenständigen Geräte vertriebene eingebettete Gateways enthalten. Lieferanten, die nur eingebettete Produkte verkaufen, fallen nicht in den Untersuchungsbereich dieser Studie.
PUSR's USR-M511 ist ein Modbus-Gateway, welches Modbus RTU/ASCII-Slave abfragt und Daten in einer internen Webseite anzeigt. Es unterstützt auch die Antwort auf Abfragen von Modbus TCP-Master. USR-M511 bietet eine flexible Methode, um Ihre Modbus RTU/ASCII-Geräte zu kontrollieren und zu überwachen.
