工业网关是什么？种类有哪些？性能指标介绍

1.工业网关是什么

工业网关是一种重要的网络器件，指的是互联网、物联网及控制层之间的一类核心设备,在工业互联网中起着承上启下的作用。上即工业互联网云平台、制造执行系统等,下即数据采集与监控系统、可编程逻辑控制器、数控机床、感器等。

2.工业网关的主要类型

(1)根据转发通信方式维度，工业网关可分为：以太网工业网关、通用无线(GPRS)工业网关、无线上网(WiFi)工业网关、第四代通信技术(4G)工业网关、窄带物联网(NB-IoT)工业网关、远距离无线通信(LORA)工业网关。

(2)从转发协议维度划分，工业网关可分为:ModbusRTU工业网关、ModbusTCP工业网关、OPCUA工业网关、MQTT工业网关、HTTPS工业网关、BACNET工业网关、IEC104工业网关。

(3)按照采集对象维度，工业网关可分为机器人工业网关、数控机床工业网关、PLC工业网关、仪器仪表工业网关(DCS工业网关)。其中机器人工业网关采集机器人控制器的运行状态、报警信息、各运动轴的坐标值等信息。

(4)从边缘计算能力维度划分，工业网关可分为透传级工业网关、基本级工业网关、边缘计算级工业网关。其中透传级网关无协议包解析，只支持透明传输;基本级网关支持数据采集、协议解析、存储转发、断网续传、远程控制;边缘计算级网关在基本级的基础上，增加了边缘计算、就地报警、边缘控制。

(5)从安全维度划分，工业网关可分为工业安全网关、边界隔离工业网闸。

(6)从应用行业维度划分，工业网关可分为电力行业通信管理机、石油化工功能安全远程终端单元(RTU)、智能楼宇(BACnet)网关等。

(7)从采集接口维度划分，工业网关可分为采集网关、协议网关。

3.工业网关的性能指标

(1)互联接入能力

工业网关的首要功能就是连通性，需要根据具体应用场景支持不同厂家的PLC、CNC、DCS等现场控制设备，并提供多种类型标准的工业协议，以传输开关量、模拟量、脉冲量等信号量。互联接入能力首先要解决异构工业设备的互联互通能力，工业设备目前存在着系统架构不同、通信协议不同等异构特性，特别是大量设备存在私有协议，给互联互通带来很多困难。

(2)数据采集能力

数据采集也是工业网关的必要功能。首先，要具有足够的点容量，以便接入更多的数据点，并留有一定的冗余，以保证扩展性。其次，要保证传输精度和采集速率，从而确保数据的准确性和实时性。

(3)可靠传输能力

鉴于工业的高可靠性要求，工业网关应满足恶劣的工业现场环境和日益复杂的工业过程控制要求。网关需要坚固耐用，具有较宽的工作温度范围、较强的抗电磁干扰能力等。除此之外，需要保证数据采集及通信的可靠性，在最大最小通信速率下，数据丢包率和数据错误率要在允许的误差范围内。

(4)断点续传能力

为适应现场网络的不确定性、提高工业网关的容错机制，网关需要具备一定的数据缓存能力。在遇到网络中断时，网关继续准确采集，将数据缓存到非易失设备中，并在网络恢复正常时，把缓存数据通过转发通道补传到工业云平台。

(5)就地报警能力

在网络故障、设备故障等情况下，网关应提供基于配置信息和实时数据的就地报警信息，支持开关量、模拟量等多种报警类型。同时，网络还可增加智能预警功能。当向设备发送监测数据包时，返回速度达到一定阈值时，设备将进行预警，提醒操作人员关注。

(6)边缘计算能力

随着计算能力的不断下沉，已涌现出越来越多的边缘计算网关。现场采集的实时数据在工业网关内部进行本地处理、清洗、存储，甚至在本地完成分析和决策，最后将数据上传到云端。这样减少了单个传感器和云端的计算负担，以及机器与机器之间的沟通流量。

(7)远程控制能力

针对网关的运行维护问题，部分工业网关企业通过部署管理云平台来解决，在云端即可实时监控工业网关通信状态监控、远程配置、远程故障排查、运行历史记录统计、用户权限控制、设备追踪定位等功能;当设备发生故障告警时，云平台可以通过工业网关进行紧急处理，而无需前往现场。

(8)安全防护能力

工业网关作为设备入网的关口，可以部署一套安全策略，例如提供基于IP地址/端口的防火墙管控能力，提供设备身份认证机制、传输协议信息加密机制、可配置的分包发送策略等。

(9)可配置能力

工业网关需要具备一定的可配置型，包括系统管理配置、采集服务配置、转发服务配置、边缘计算配置、就地报警配置、应用程序升级、通信规约升级等。如果要实现全网可管理，不仅要实现网关设备本身的管理，还要通过网关实现网内各节点的管理，获取节点标志、状态等。

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