​工业通信网关

谢亮1年前 (2023-02-17)通信与控制828

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  • 工业通信网关

     

  • 用于各种网络协议间做报文转换
工业通信网关可以在各种网络协议间做报文转换,其功能可以通过一块芯片、一个嵌入式设备或板卡、或者是一台独立的设备实现。还有一些设备,如PC,也可以实现网关(或设备服务器)的功能。倍加福的智能系统部经理Helge Hornis指出,网关必须能够完整地解析出报文的内容,并且智能地将它转换为另一种协议。
  • 中文名

  • 工业通信网关

  • 结    构

  • 组态及配置工具

  • 分    类

  • 软件程序

  • 协    议

  • 应用层

目录

  1. 1 系统功能

  2. 2 软件结构

  3. 3 数据采集

  4. 4 应用协议

系统功能


 
HDC Server3.0网关服务器包含硬件和软件两部分,常规硬件支持串口和以太网两种物理连接方式,通过可插拔的背板,可支持CC-Link、CAN Bus、DeviceNet、Profibus、LonWorks等各种现场总线,实现不同物理连接方式的统一和标准化。
用户在PC机上通过系统提供的组态配置程序,可以设定不同物理通道上运行的通信协议进行数据采集,对要采集的数据设备的物理地址、通道地址或者参数名称等,能够由用户自主设定,在用户完成组态配置后,可以将配置好的工程下载到硬件设备中,并可远程启动硬件设备中的网关运行程序,进行数据采集。
对于已采集到硬件设备中的数据,网关运行程序能够以各种方式进行各种操作,包括:数据变换、数据过滤、运算处理、历史数据存储、统计处理、报警处理、服务请求等。
对于已处理好的数据,网关运行程序能够按照已组态配置好的方式,包括物理连接方式、数据转发协议类型、站物理地址、转发数据通道地址或者参数名称等,将数据转发至其它应用系统。

软件结构


 
HDC Server3.0的软件平台由以下几个主要模块及子系统组成:
◆ 组态及配置工具
为网关硬件平台运行软件组态配置工具,运行在PC端。使用可配置方式实现对网关工程项目的IO组态,并实现组态工程上传、下载及配置。
◆ 运行系统
运行在网关硬件平台上。完成数据采集和数据转发服务。运行系统支持Windows嵌入式操作系统。
◆ 运行监控系统
运行在在网关硬件平台上,监视网关设备的运行状态、运行参数、通讯报文、日志等,可对网关设备进行调试。
◆ 驱动接口开发工具包(SDK)
运行在PC端,在已支持的3000种协议的基础上,提供给用户自行开发扩展驱动接口。

数据采集


 
1、采集功能
◆ 物理层支持RS-232/485/422、以太网、现场总线(如:CC-Link、CAN Bus、DeviceNet、Profibus、LonWorks等)
◆ 支持GPRS、CDMA、数传电台、电话拨号、卫星等多种远程通信方式
◆ 串口数量最大可支持32个(根据硬件型号而定)
◆ 支持各种采集模式:
l 同步/异步
l Polling
l 平衡式/非平衡式
l 自动通知
l 订阅/发布
◆ 采用每个通道每个驱动独立进程管理模式,任一驱动故障或运行不稳定不会影响整个系统
◆ 支持透明协议传输功能
◆ 对采集数据有死区压缩、量程变换、滤波、小信号切除等功能
◆ 采集数据支持时间戳和质量戳功能,如果被采集设备不具备时间戳和质量戳,支持自动添加
◆ 支持写优先处理,支持频繁读写的均衡处理
2、采集接口
通信协议及标准:
◆ 工控:OPC Client、Modbus Master
◆ 电力:IEC60870-5-101/102/103/104 Master、DNP Master、IEC61850 Client、JBUS等
◆ 楼宇:LonWorks、BACnet Client、Batibus、SNMP Client等
◆ 其它行业通讯协议约1000种左右
◆ 对于不便公开的保密协议,用户可利用驱动开发包自行开发采集设备的驱动程序
3、典型应用设备举例:
◆ 支持国际、国内1000多种主流测控设备
◆ 过程控制:PLC、DCS、变频器、测控模块、智能仪表、电子衡器等
◆ 电力自动化:继电保护装置、直流屏、小电流选线装置、VQC自动装置等
◆ 智能楼宇及机房监控:UPS、楼控设备、门禁系统、安防系统、消防系统等
◆ 油品储运及加油站:雷达、伺服、光导、钢带等各种液位仪、发油系统、可燃气体报警器等多种设备
4、数据转发
物理链路:
◆ 转发物理端口支持RS-232/485/422、以太网、现场总线
◆ 转发通信方式支持GPRS/CDMA、数传电台、电话拨号、卫星等
转发协议:
◆ 转发协议支持:Modbus Slave、IEC60870-5-101/102/103/104 Slave、CDT Slave、DNP Slave、IEC61850 Server、SNMP Agent等
◆ 转发接口支持:OPC Server、DDE Server、ODBC/ADO等
◆ 对于不便公开的保密协议,用户可利用驱动开发包自行开发转发驱动程序
◆ 支持多路采集到多路转发的功能
5、系统特点
◆ 支持从通道到设备到测点的三级测点树管理
◆ 具备看门狗管理、系统在线自诊断/复位功能
◆ 具有对通信链路状态的监视和报警功能
◆ 支持设备冗余、通道冗余、双机冗余等多种冗余逻辑
◆ 具有完备的诊断调试、故障监视、日志输出等功能
◆ 具备二次计算功能
◆ 具有历史数据存储功能
6、参数指标
◆ 启动速度: < 20 秒
◆ 单机额定容量: 20,000 点
◆ 数据采集吞吐量: 20,000 点/秒
◆ 数据回写吞吐量: 20,000点/秒
◆ 数据混合吞吐量: 20,000点/秒
◆ 单机额定设备数: 256 个

应用协议


 
网关在应用网络的七层协议:
OSI是一个开放性的通行系统互连参考模型,他是一个定义的非常好的协议规范。OSI模型有7层结构,每层都可以有几个子层。
下面我简单的介绍一下这7层及其功能。
OSI的7层从上到下分别是
7 应用层
6 表示层
5 会话层
4 传输层
3 网络层
2 数据链路层
1 物理层
其中高层,即7、6、5、4层定义了应用程序的功能,下面3层,即3、2、1层主要面向通过网络的端到端的数据流。
安全网关在应用层和网络层上面都有防火墙的身影,在第三层上面还能看到VPN作用。防毒墙这种安全网关作用在第二层。根据七层的级别限制,高等级协议能够掌管低等级协议的原则,安全网关的发展正在走向高等级协议的路线。
网关与路由器的区别:
网关是访问路由器的IP,其他的电脑必须和网关一个IP段才能访问路由器,比如说路由器的IP是192.168.0.1(这个就是网关)也是进路由器必须的地址,其他的主机也必须是192.168.0.X(2—254之间任意一个数字)这样才能访问路由器也就是说这样才能上网,电脑上的网关地址就要填写192.168.0.1
另外一方面应用场景的区别,工业现场往往存在不同的网络环境,不同软件、不同系统、不同工厂之间的网络通信语言也都不尽相同,网关更适用于工业相关场景,工业互联网下5G技术如何创新以及与其他技术的融合,形成打造新型的工业网关,满足工业互联网的需求


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