杭州工业边缘计算网关怎么使用

8.1SCADA/组态软件的应用现状

SCADA/组态软件是我们对监控软件的统称，通常都包含：协议解析、数据处理/控制和人机界面交互三大部分。通常SCADA系统应用于数据量较多（万点以上）、可靠性要求更高（冗余配置）、通过多个通信通道上传数据和执行控制命令的场景，通常为Unix/Linux环境下的C/S架构 B/S架构的大型软件系统，如下图所示。

组态软件应用于数据量较少（数百到数千点）、可靠性要求不太高、直接连接本地PLC/RTU/专用设备，实现上传数据和执行控制命令的场景，通常为Windows环境下的C/S架构的小型软件系统。如下图所示。

随着各工业行业自动化和信息化的飞速发展，无论是有人值守还是无人值守的场景下，在现场配置组态软件，以监控现场的自动化设备运行，都成为标准化的设计。

8.2组态软件的运行环境分析

Wintel架构，主要面向商用化和民用化的应用，Windows不断臃肿的架构，使得X86的CPU持续追求高性能，而高性能带来的高功耗，使得计算机必须采用风扇制冷，可靠性不高（连续运行的时间大多为3-5年），在工业/物联网应用的现场相对恶劣的环境下，使用寿命更短。绝大部分组态软件都是在Windows下运行的，因为开发者的研发成本低，用户的熟悉成本和使用成本也低。所以，组态软件的发展历程，其实就是X86架构与Windows的发展历程。下面这两个问题，非常关键：民用市场软件和工业/物联网自控软件，要实现的目标是一样的吗？满足民用市场软件的计算机软硬件系统，是满足工业/物联网需求软件的理想之选吗？如果相同，那无所谓；如果不同，那用同样的计算机软硬件系统方案，就有张冠李戴之嫌了。

事实上，民用软件和工业软件的差别的确很大，民用软件/商用软件的主要不同如下：

上述不同之处，到后来已经拉大到用Wintel架构去实现工业/物联网的方案，越来越不合适，Wintel的强点，工业/物联网应用中用不上，工业/物联网应用中真正需要的，Wintel又满足不了。但在Wintel的强势和用户的使用惯性下，也很难更改。随着工业/物联网对组态软件的需求开始迅速增加时，前者对系统的可靠性要求更高，后者对系统的低功耗要求更高。当前，以ARM为代表的低功耗嵌入式架构蓬勃发展，人们看到了新的契机。问题转换成：能不能在嵌入式系统上实现以往在Wintel架构上运行的组态软件？答案是：如果组态软件能够在Linux下运行，那自然是可行的路径。事实上，在Linux下运行的SCADA系统软件/组态软件，已经在多种不同性能、不同资源配置的嵌入式系统中成功运行。

8.3现场为什么需要网关

首先：当现场设备的通信接口的类型（RS232/485/LAN）和数量（16个以上）都很多时，我们很难通过在X86计算机的扩展槽中扩展板卡的方式满足接入要求；而且这样的接入，即使能够满足，其接线的复杂度也很高，维护非常困难。这时，通过特别设计的硬件接口设备——网关，在外部接入各类通讯接口，网关负责对接入设备的协议进行解析，再通过LAN统一打包传送给组态软件，就成了非常合理和高效的选择。这时的网关，其实就相当于SCADA系统中的前置机。

第二，当采用组态软件直接连接现场的PLC设备的方案时，组态软件可以对外进行数据发布，这时，组态软件和它所驻留的Wintel架构计算机一道，在实现了常规的组态功能外，也可以被看成是一台网关——一台可靠性不那么高、功耗还比较大的“网关”。基于这样的“网关”与远方控制中心进行数据交互（比如通过OPC或其它通信协议），现场网络系统与远程网络系统的紧耦合，会带来安全上的更大危险，可靠性也不够，所以一般会在现场配置独立的网关。

第三，如果不考虑现场数据从当地组态软件中转，而是现场设备全部直连远方控制中心

系统，这样的方案通信成本和带宽要求都很高，相当不合理。这也意味着，远方控制中心部署与现场设备紧密耦合的组态软件，是不可行的方案。综合上面几种情况，通过部署在现场的网关进行协议解析、数据汇聚和集中传送，才是目前最合理、最经济、最有效的方案。

8.4在现场配置网关的优点

根据前述，现场部署网关，是技术发展的必然，主要的优点是：

1)嵌入式产品，无风扇，工业级产品寿命高。

2)低功耗设计，大量节省能源，使用越广泛，节能降耗的效果越明显。

3)接口与部署方式灵活，根据不同规模和性能需求，选择不同数量和类型的通信端口（RS232/485/LAN/Wifi/4G/5G/NB/Lora等）、不同尺寸（从烟盒大小，直到4U 19”标准机箱）、不同接线方式（RS45或各类端子）、不同部署方式（桌面、导轨、机架）的网关。

4)基本为Linux/RTOS系统，安全性更高。

8.5将SCADA/组态软件植入网关

随着嵌入式计算机性能的快速发展，网关用来处理数据协议相关的工作，已是绰绰有余。如何在此基础上，充分利用嵌入式系统的算力，将SCADA/组态软件植入网关，则能够省去现场的上位机，降低造价、节省能耗、使用寿命更长、维护更加简单，更加适合大量无人值守监控的场景需要。针对这样的需求，网关植入SCADA/组态软件的功能已经实现，运行情况良好，替代上位机的方案业已成熟。