Industrielle Gateways finden breite Anwendung in der industriellen Automatisierung und bei Anwendungen des industriellen Internets der Dinge (IIoT). Sie verbinden Feldgeräte wie SPSen, Sensoren, Messgeräte, CNC-Maschinen und Steuerungen mit SCADA-Systemen, IoT-Plattformen oder Cloud-Diensten.
Einfach ausgedrückt ist ein Industrie-Gateway dafür zuständig, Erfassung, Verarbeitung, Umwandlung und Übertragung von Industriedaten. Außerdem bietet es Edge-Computing- und Fernwartungsfunktionen, wodurch Industrieanlagen effizienter mit verschiedenen Systemen kommunizieren können.
Was sind die wichtigsten Funktionen von Industrie-Gateways?
1. Industrielle Datenerfassung
Eine der grundlegenden Funktionen eines Industrie-Gateways ist die Erfassung von Daten aus Feldgeräten.
Industrielle Gateways können je nach Modell SPSen, Sensoren, Messgeräte, CNC-Maschinen und andere Geräte über Schnittstellen wie RS485, RS232, Ethernet, CAN und DI/DO verbinden.
Sie können Betriebsparameter, Anlagenzustände und Produktionsdaten kontinuierlich erfassen und die Informationen an SCADA-, MES-, IoT- oder Cloud-Plattformen übertragen.
2. Protokollkonvertierung
In Industrieanlagen kommen häufig unterschiedliche Kommunikationsprotokolle zum Einsatz, was die Systemintegration erschwert.
Ein Industrie-Gateway fungiert als Brücke zwischen diesen Geräten und übergeordneten Systemen, indem es verschiedene Industrieprotokolle in standardisierte Kommunikationsprotokolle umwandelt.
So können beispielsweise Daten, die über Industrieprotokolle wie Modbus oder SPS-spezifische Protokolle erfasst werden, konvertiert und über MQTT, HTTP, TCP, OPC UA und andere Protokolle übertragen werden.
Dadurch können Daten von Geräten verschiedener Hersteller in dasselbe Industrie- oder IoT-System integriert werden.
3. Mehrere Netzwerkverbindungen
Industrielle Gateways unterstützen in der Regel mehrere Netzwerktechnologien wie Ethernet, 4G und WLAN.
Dadurch eignen sie sich sowohl für lokale Industrienetzwerke als auch für verteilte Außenstandorte.
Wenn Geräte in Pumpstationen, Fabriken, Energieanlagen oder an anderen abgelegenen Standorten installiert werden, können Felddaten über Mobilfunk übertragen werden, ohne dass man auf ein festes kabelgebundenes Netzwerk angewiesen ist.
4. Edge-Computing und lokale Datenverarbeitung
Moderne industrielle Gateways leisten mehr als nur die Weiterleitung von Daten.
Sie können Daten direkt am Netzwerkrand verarbeiten, darunter:
- Datenfilterung
- Datenberechnung
- Bedingte Logik
- Alarmverarbeitung
- Datenabbildung
- Protokollkonvertierung
- Lokale Steuerung
Durch die lokale Verarbeitung eines Teils der Daten können industrielle Gateways unnötige Datenübertragungen reduzieren und die Auslastung von Cloud- oder Serversystemen verringern.
Durch die lokale Verarbeitung können bestimmte Automatisierungsaufgaben auch dann weiterlaufen, wenn die Verbindung zur Cloud vorübergehend nicht verfügbar ist.
5. Fernüberwachung und -wartung
Bei dezentralen Industrieanlagen kann es kostspielig und zeitaufwendig sein, Techniker zur Konfiguration oder Fehlerbehebung an jeden Standort zu entsenden.
Industrielle Gateways können Funktionen zur Fernverwaltung und -wartung von Geräten bereitstellen.
Je nach Systemkonfiguration können Ingenieure den Status des Gateways aus der Ferne überwachen, Konfigurationen ändern, Diagnosen durchführen und die angeschlossenen Geräte warten.
Einige industrielle Gateways bieten zudem virtuelle Ethernet- oder serielle Verbindungen an, über die Ingenieure aus der Ferne auf SPSen und andere industrielle Geräte zugreifen können, um diese zu programmieren und Fehler zu beheben.
6. Zuverlässige industrielle Kommunikation
In industriellen Umgebungen kommt es häufig zu instabilen Netzwerken, elektrischen Störungen und rauen Betriebsbedingungen.
Industrielle Gateways sind daher mit Funktionen wie automatischer Netzwerkwiederherstellung, Watchdog-Mechanismen und industriellen Schutzmaßnahmen ausgestattet, um die Zuverlässigkeit des Systems zu verbessern.
Diese Funktionen tragen dazu bei, dass Industrieanlagen vernetzt bleiben, und verringern Unterbrechungen aufgrund von Kommunikationsausfällen.
Wie die EG8200-Serie diese Funktionen erweitert
Die Industrielle Edge-Gateways der Serie EG8200 von IOTRouter vereint industrielle Konnektivität, Edge-Computing und Fernwartung in einer Reihe von Modellen, die für unterschiedliche Anwendungsanforderungen entwickelt wurden.
Zu den wichtigsten Funktionen gehören:
- Visuelle Programmierung mit Node-RED: Hardware-Schnittstellen und industrielle Protokolle werden als wiederverwendbare Knoten bereitgestellt, sodass Ingenieure mithilfe von Drag-and-Drop-Workflows Logik für die Datenerfassung, -verarbeitung und -steuerung erstellen können.
- Fernwartung und -instandhaltung: Unterstützt Fernkonfiguration, Firmware-Upgrades, virtuelle Netzwerkschnittstellen und virtuelle serielle Schnittstellen für den Fernzugriff auf und die Fernwartung von Feldgeräten.
- Modelle für verschiedene industrielle Szenarien: Die Serie umfasst Optionen für leistungsstarke 5G-Anwendungen, DIN-Schienen-Installationen, CNC-Datenerfassung, die Integration nach IEC 60870-5-104 sowie Projekte mit mehreren seriellen Schnittstellen.
- Zuverlässigkeit im industriellen Einsatz: Funktionen wie die automatische Wiederherstellung der Netzwerkverbindung, Watchdog-Schutz, sichere Datenübertragung und Umgebungsschutz nach Industriestandard tragen zu einem stabilen Betrieb im Feldeinsatz bei.
Schlussfolgerung
Industrielle Gateways sind wie das Nervensystem des menschlichen Körpers. So wie unsere Nerven Informationen von unseren Sinnen, wie zum Beispiel dem Seh- und Tastsinn, zum Gehirn leiten, sammelt ein industrielles Gateway Daten von Feldgeräten und leitet sie zur Verarbeitung an das System weiter. Auf der Grundlage der empfangenen Informationen kann das System dann Entscheidungen treffen und Befehle an die Geräte zurücksenden.
Mit anderen Worten: Ein Industrie-Gateway verbindet Feldgeräte mit den Systemen, die diese überwachen und steuern. Ohne diese Verbindung können Anlagen isoliert werden, was es erschwert, die Vorgänge vor Ort nachzuvollziehen oder in Echtzeit auf Veränderungen zu reagieren.
