بوابة صناعية ليست نسخة مكبرة من جهاز التوجيه. وهو جهاز حواف ذكي مسؤول عن تحويل البروتوكولات، ومعالجة البيانات، وتكامل النظام.
عندما يواجه الكثيرون بوابة صناعية لأول مرة، يسألون: أليس هذا مجرد راوتر صناعي يمكنه الاتصال بالإنترنت؟ الإجابة هي أن الوظائف تتداخل، لكن التموضع مختلف تماما.
I. تعريف بوابة صناعية
البوابة الصناعية هي جهاز مصمم لربط بروتوكولات اتصال مختلفة، وأنواع شبكات مختلفة، وصيغ بيانات مختلفة. يقع بين أجهزة الميدان ومنصات الطبقة العليا. مسؤولياته الأساسية ثلاثة.
أولا، تحويل البروتوكول. يحول بروتوكولات صناعية مختلفة تستخدمها أجهزة الميدان إلى تنسيق موحد يمكن للمنصة التعرف عليه.
ثانيا، معالجة البيانات مسبقا. يقوم بتصفية البيانات وتجميعها وحسابها محليا، ويرسل فقط معلومات قيمة إلى السحابة.
ثالثا، تكامل الأنظمة. يدمج البيانات من مصادر مختلفة مثل وحدات التحكم القابلة للبرمجة (PLCs)، وأجهزة الاستشعار، والعدادات، ووحدات التحكم في نظام موحد.
يمكنك التفكير في البوابة كمترجم بالإضافة إلى مدير بيانات. يتيح المترجم للأجهزة التي تتحدث لغات مختلفة أن تفهم بعضها البعض. يقوم مدير البيانات بتنظيم وتصفية الضوضاء من البيانات قبل رفعها.
II. الفرق بين بوابة صناعية وموجه صناعي
الكثير من الناس لا يستطيعون التمييز بين بوابة صناعية وراوتر صناعي. إليك أبسط تفسير.
المهمة الأساسية لجهاز التوجيه الصناعي هي إنشاء اتصال شبكي. يهتم بقوة الإشارة، وسرعة الشبكة، والتبديل التلقائي عند انقطاع الشبكة. إنه مثل الساعي الذي يوصل حزم البيانات من النقطة أ إلى النقطة ب فقط، دون أن يهتم بما بداخل الحزم.
المهمة الأساسية لبوابة صناعية هي معالجة البيانات نفسها. يهتم بما إذا كان يمكن فهم البروتوكول، وما إذا كان يمكن تحويل تنسيق البيانات، وما إذا كانت هناك حاجة للمعالجة المحلية قبل الرفع. إنه مثل المترجم والمحرر، ليس فقط فهم اللغات المختلفة بل أيضا تنظيم المحتوى قبل إرساله.
في المشاريع الحقيقية، غالبا ما يعمل هذان النوعان من الأجهزة معا. تقوم البوابة بجمع البيانات وتنظيمها، بينما يرسل جهاز التوجيه البيانات المنظمة إلى السحابة. بعض الأجهزة عالية الجودة تدمج كلا الوظيفتين، حيث تعمل كبوابة وراوتر معا.
III. القدرات الأساسية لبوابة صناعية
أصبحت البوابة الصناعية الجهاز الأساسي لإنترنت الأشياء الصناعية لأنها تمتلك عدة قدرات لا تتوفر في أجهزة التوجيه العادية.
أولا، دعم البروتوكولات المتعددة. تستخدم أجهزة الميدان مجموعة واسعة من بروتوكولات الاتصال. تستخدم وحدات PLC عادة بروتوكولات خاصة من سيمنز، ميتسوبيشي، أومرون، روكويل، وغيرها. عادة ما تستخدم عدادات الكهرباء DL/T645 أو Modbus. تستخدم الحساسات عادة ناقل Modbus RTU أو CAN. تحتوي البوابات الصناعية على قدرات تحليل مدمجة لهذه البروتوكولات، مما يسمح لها بربط أنواع متعددة من الأجهزة في نفس الوقت وإخراج البيانات من بروتوكولات مختلفة بتنسيق موحد.
ثانيا، قدرة الحوسبة الحافية. النهج التقليدي لإرسال جميع البيانات الخام إلى السحابة للمعالجة يواجه مشكلتين. أحدهما هو حجم البيانات. ترتفع تكاليف عرض النطاق الترددي للشبكة والتخزين السحابي. والآخر هو سرعة الاستجابة. انتقال البيانات ذهابا وإيابا إلى السحابة والعودة يستغرق وقتا ولا يمكنه تلبية متطلبات التحكم في الوقت الحقيقي. يمكن للبوابات الصناعية تصفية وتجميع وحساب البيانات محليا. على سبيل المثال، يمكنهم تجميع بيانات درجة الحرارة التي جمعت مرة واحدة في الثانية إلى متوسط في الدقيقة قبل الرفع. يمكنهم أيضا تحديد ما إذا كان قد تم تجاوز عتبة درجة الحرارة محليا وتشغيل إنذار فورا، دون انتظار أمر سحابي.
ثالثا، تحويل البروتوكول ورسم بيانات. قد تعبر الأجهزة المختلفة عن نفس الكمية الفيزيائية بطرق مختلفة تماما. قد يستخدم جهاز واحد درجة الحرارة بينما يستخدم جهاز آخر الفهرنهايت. قد يستخدم جهاز سداسي عشري لرموز الحالة بينما يستخدم جهاز آخر السلاسل النصية. البوابة الصناعية مسؤولة عن حماية هذه الاختلافات وإصدار البيانات الموحدة إلى منصة الطبقة العليا.
رابعا، التخزين المؤقتة وإعادة الإرسال التلقائية. مثل أجهزة التوجيه الصناعية، تدعم البوابات الصناعية أيضا تخزين البيانات محليا. عندما تنقطع الشبكة، تخزن البوابة البيانات في التخزين المحلي وتعيد إرسالها تلقائيا عند استعادة الشبكة. هذا مهم جدا للمناطق النائية أو السيناريوهات التي تحتوي على شبكات غير مستقرة.
IV. أين يستخدم البوابة الصناعية
تستخدم البوابات الصناعية في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك الفئات الرئيسية التالية.
الفئة الأولى هي أتمتة المصانع والتصنيع الذكي. تحتوي خطوط الإنتاج على وحدات PLC وروبوتات وأنظمة رؤية وماسحات باركود من مصنعين مختلفين باستخدام بروتوكولات مختلفة. تربط البوابة الصناعية هذه الأجهزة وترفع بيانات موحدة إلى نظام MES أو منصة السحابة، مما يتيح شفافية وتتبع عمليات الإنتاج.
الفئة الثانية هي إدارة الطاقة والشبكات الذكية. تحتوي المحطات الفرعية، وغرف التوزيع، ومحطات الطاقة الكهروضوئية، ومزارع الرياح على العديد من عدادات الطاقة وأجهزة الحماية. تجمع البوابة الصناعية بيانات الجهد والتيار والطاقة والطاقة، وتعالجها محليا، وترفعها إلى منصة إدارة الطاقة لدعم التنبؤ بالحمل، وتحليل فقدان الخطوط، وتحديد مواقع الأعطال.
الفئة الثالثة هي أتمتة المباني والحدائق الذكية. التدفئة، والتهوية، وتكييف الهواء، والإضاءة، والمصاعد، والتحكم في الدخول، وأنظمة الحماية من الحرائق داخل المبنى غالبا ما تكون مستقلة عن بعضها البعض. تدمج البوابة الصناعية هذه الأنظمة معا لتحقيق مراقبة مركزية وتحكم منسق.
الفئة الرابعة هي مراقبة المعدات عن بعد. تتصل ضواغط الهواء والغلايات والمولدات والمضخات الموزعة عبر مواقع مختلفة بالسحابة عبر بوابات صناعية. يمكن لموظفي الصيانة عرض حالة المعدات عن بعد، واستقبال الإنذارات، وحتى تعديل المعايير عن بعد.
الفئة الخامسة هي المركبات المتصلة والنقل الذكي. يتطلب تحويل البروتوكول ودمج البيانات بين مراقبي إشارات المرور، ووحدات الطريق، ومعدات المركبات بوابات صناعية.
خامسا: الخاتمة
البوابة الصناعية ليست نسخة مطورة من جهاز التوجيه. إنه جهاز مصمم لحل مشاكل تكامل البيانات. تكمن قيمته الأساسية في تمكين الأجهزة من علامات تجارية مختلفة، وبروتوكولات، وأعمار مختلفة من التواصل مع بعضها البعض، ومعالجة البيانات محليا قبل رفعها إلى السحابة، وجعل نظام إنترنت الأشياء الصناعي بأكمله أكثر مرونة وقابلية للتوسع. إذا كان مشروعك يتطلب عدة أجهزة، أو بروتوكولات متعددة، أو يتطلب قدرة معالجة بيانات محلية، فإن البوابة الصناعية هي جهاز أساسي لا غنى عنه.
