工业物联网网关也叫边缘网关、协议转换器等,是由高性能工业级的微型处理器搭载嵌入式操作系统,以及装载了独立自主IOT软件组成的微型主机。它具有232/485串口、网口、WIFI及GPRS模块等物理接口,既可与智能仪表、PLC设备、触摸屏、SCADA/DCS通讯完成数据的读取及本地存储,也具备通过HTTP、MQTT等协议与第三方(SCADA、MES)系统平台集成。
工业网关就像是我们人体的神经,将我们感知到的讯息( 如视觉、触觉等 )透过神经传递到我们的大脑做处理,根据身处的各种不同应用环境,大脑经过运算判断出要做何种的反应,并经由神经传递到全身四肢做动作;换句话说,假如缺少了工业物联网网关,就像我们人体的神经被切掉一样,无法感知到外界环境的状况,也无法控制自己的动作,像个植物人或者是四肢不协调的人一样,行为上有所缺失。因此,工业网关在工业物联网是缺一不可的重要设备。
工业物联网网关有哪些功能?
1、数据采集、转发功能
作为工业网关最基础的功能,需要将工业现场的传感器、仪表、PLC等设备通过工业总线接口(RS485、CAN)、无线接口、网络接口连接到网关,网关可以适配现场设备的通信协议,比如Modbus、ModbusTcp、TCP/IP、OPC、DTL645等,RFID读写设备的数据并能够下发控制命令;可与现场绝大多数设备控制器实现通讯,具有强大数据采集及传输能力,同时支持个性化的协议定制开发;通过本地或者云平台可以实现对边缘采集模板和采集策略的调整和优化,实现高效的数据上传;通过标准化引擎实现对不同种类设备数据的标准化;工业物联网网关可以将采集到的数据通过4G/5G、工业总线接口、网络接口等方式上送到系统平台。
当然,工业物联网网关本身也可以具备I/O接口,适应工业现场更复杂的控制需求。网关负责将现场数据整合收集之后,集中汇总到工业网关中,工业网关对这些信息进行整理分析,记录在控制板中,从而实现对工业设备的远程控制,远程升级,远程通讯、实时监测等。
2、存储及断点续传功能
工业物联网网关内置数据库,支持数据本地存储,可有效预防数据的丢失;可以把采集的数据存在自身的存储器中,掉电不丢失,与平台形成双备份,平台可以随时调用历史数据。当4G/5G基站出问题或在维护时,平台与现场失联,网关继续现场采集、存储工作,待与平台回复通信后,可以把数据从断开的时刻主动上传给平台,保障平台基础数据的完整性,平台才能充分挖掘数据的应用,带给客户价值。它具有与第三方系统集成的常见通讯协议及二次开发API/SDK接口,可实现与第三方系统(SCADA、MES等)快速集成。
3、强大的边缘计算功能
“云边协同”已经是当下物联网的一个大趋势,平台将计算任务下放,要求工业网关具备边缘计算的功能。在实际应用中平台接入了大量的设备,数据并发量极大,给平台和网络(特别是4G/5G资费)带来巨大压力。
工业物联网网关支持各种边缘计算功能如智能采集、数据过滤、报警计算、跳变触发、公式计算、分组策略等。通过对设备的模型建立和数据标准化后,极大降低云服务中心的压力,提高了系统的稳健性和高并发性;消除设备异构性和实现标准化后,极大节省项目的研发和建设成本。
工业网关可以将现场数据按照预设处理,将处理结果上送平台即可;对于一些简单的联动控制、告警,边缘计算也可以通过逻辑编程就地实现,极大提高控制和告警的实时性;二次开发也是边缘计算的一种,比如跨平台开发、容器APP开发,工业网关的边缘计算应该是一个开放式的平台,无论是调试工程师还是开发工程师,都能实现自己的边缘计算需求。
4、远程维护、调试服务
人工现场维护的成本有时候比设备本身的成本还高,所以远程维护必不可少。
工业网关接入公网后,配套的调试软件应能通过远程服务器远程连接到现场网关,工程师在办公室就能调试现场网关或者排查现场问题,发现问题立刻远程解决问题,极大提高运行效率。真正实现“运筹帷幄之中,决胜千里之外”。除此之外,工业网关还应具备软硬件安全加密、无线组网、高性能芯片、4G路由、防火墙等功能。
在物联网、人工智能、大数据、云计算等技术的不断发展下,工业网关逐步成为智慧新工业的关键。目前,工业网关广泛应用于工业自动化、智慧城市、生产制造、智慧农业、机械设备、PLC控制、智能机器人、供水设备、智能交通、智慧工厂、远程监控、环境监测等领域,无需布线,减少维护成本,使用非常方便。