Cal crear solucions de passarel·la d'IoT industrial per a llocs difícils. Cal que la passarel·la sigui forta, segura i estigui a punt per créixer. Moltes indústries utilitzen passarel·les d'IoT per connectar màquines. També les utilitzen per gestionar dades i enllaçar-se al núvol. El mercat mundial de passarel·les d'IoT industrials va ser de 2.9 milions de dòlars el 2024. Aquesta xifra augmentarà gairebé un 12% cada any fins al 2030. Les empreses de fabricació utilitzen més del 42% d'aquestes passarel·les. Sempre s'han de tenir en compte les pròpies necessitats abans de construir o triar una passarel·la.
Sortides de claus
Sàpigues què necessites abans de dissenyar una passarel·la d'IoT. Fes que la teva solució coincideixi amb les necessitats del teu sector.
Feu servir passarelles d'IoT per connectar dispositius i el núvol. Això ajuda a gestionar millor les dades i redueix el trànsit de xarxa.
Mantingueu la seguretat important utilitzant contrasenyes fortes. Actualitzeu sovint i dividiu les xarxes per mantenir la vostra passarel·la segura.
Trieu maquinari que funcioni bé al vostre espai. Penseu en la seva resistència i si s'adapta als vostres sistemes actuals.
Tria entre construir la teva pròpia passarel·la o comprar-ne una. Pensa en el temps del teu projecte i en què necessites.
Paper de les passarel·les d'Internet de les Coses (IoT) a la indústria
Connexió de dispositius i el núvol
Les passarelles d'Internet de les Coses (IoT) ajuden les màquines, els sensors i els controladors a comunicar-se amb el núvol. Aquestes passarelles prenen dades dels dispositius IoT immediatament. Us ajuden a gestionar i ordenar la informació abans d'enviar-la al núvol. Això fa que les coses funcionin millor i redueix el trànsit de xarxa. Podeu consultar la taula següent per veure què fan les passarelles:
function | Descripció |
|---|---|
Recopilació de dades | Pren dades de sensors, dispositius d'E/S i PLCs. |
Conversió de protocols | Canvia les dades a un format que funcioni amb el núvol. |
Seguiment en temps real | Dóna informació ràpida sobre la producció i els equips. |
Informàtica de vores | Gestiona dades a prop per fer les coses més ràpides i millors. |
Seguretat | Manté les teves dades segures quan es mouen i atura atacs externs. |
Feu servir protocols com Modbus, MQTT , OPC UA, HTTP/HTTPS i TCP/IP per enviar dades entre dispositius i el núvol. Aquests protocols ajuden a mantenir els vostres missatges segurs i estables. Amb una passarel·la d'IoT industrial, podeu utilitzar la computació perimetral per prendre decisions ràpides. Això us permet reaccionar ràpidament als canvis a la fàbrica.
Connectant sistemes de TI i TO
Heu d' enllaçar els vostres sistemes de tecnologia de la informació (TI) amb els vostres sistemes de tecnologia operativa (TO). Les passarel·les us ajuden a connectar aquestes dues parts. Canvien dades perquè ambdues parts puguin entendre's i comunicar-se entre elles. Aquesta connexió us permet observar i controlar les màquines des de qualsevol lloc.
Aquests són alguns dels principals avantatges que obteniu d'utilitzar passarel·les IIoT per connectar TI i TO:
Menys temps d'inactivitat
Millor qualitat del producte
Menys residus
Solucionar els problemes abans que es facin grans
Les passarelles també us permeten gestionar tots els vostres dispositius en un sol lloc. Podeu actualitzar el programari, comprovar els dispositius i canviar la configuració fàcilment. Veure dades en temps real us ajuda a millorar la producció i a trobar problemes aviat. Les eines de seguretat de les passarelles IIoT mantenen els vostres sistemes OT protegits dels pirates informàtics. Manteniu la vostra feina segura mentre compartiu dades a tota la vostra empresa.
Passos de disseny de passarel·la IoT industrial
Requisits i casos d'ús
Primer, heu de saber què voleu que faci la vostra passarel·la d'IoT industrial. Diferents feines utilitzen passarel·les d'IoT per a coses diferents. A les fàbriques, les passarel·les ajuden les màquines a connectar-se i faciliten la feina de les persones. Les passarel·les permeten que les màquines es comuniquin entre elles i amb el núvol. Això us ajuda a recopilar dades i a prendre decisions més intel·ligents.
Aquí teniu algunes maneres d'utilitzar les passarel·les IIoT:
Deixes que les màquines i el núvol parlin immediatament.
Podeu fer un millor seguiment dels productes i recursos.
Afegiu passarelles a plantes antigues per enllaçar fonts de dades.
Utilitzeu el processament perimetral per aturar problemes i us connecteu als sistemes ERP per evitar temps d'inactivitat.
Utilitzeu passarelles per construir vehicles, robots i sensors agrícoles.
Vigileu els mesuradors i els transportadors en la mineria i els treballs pesants.
Necessiteu sensors i dispositius resistents perquè les fàbriques poden ser dures.
Les normes del sector determinen les vostres necessitats. Heu de seguir les normes de seguretat, de treball conjunt i de preu. La taula següent mostra com les normes canvien el disseny de la vostra passarel·la:
Impacte dels estàndards en el disseny de passarel·les IIoT | Descripció |
|---|---|
Compliment de la ciberseguretat | Assegura que les passarel·les IIoT estiguin protegides contra amenaces. |
Millora de la interoperabilitat | Les regles ajuden a que els productes de diferents fabricants funcionin conjuntament. |
Reducció de cost | L'ús de regles pot fer que la construcció sigui més econòmica oferint les millors maneres de fer les coses. |
Adaptació als reptes únics de l'IIoT | Les normes s'han d'adaptar als riscos i problemes especials de l'IIoT. |
Opcions de maquinari per a passarel·les d'IoT
Teniu moltes opcions de maquinari per a la vostra passarel·la IoT industrial. Podeu triar ordinadors d'una sola placa, sistemes en mòduls o microcontroladors. Cadascun té punts forts i dolents. La taula següent mostra com es comparen alguns models de passarel·la populars:
Model de passarel·la | Connectivitat cel·lular | Fortaleses | debilitats |
|---|---|---|---|
Raspberry Pi 4 Model B. | No integrat; necessita adaptadors addicionals | Molt barat, flexible i té una gran comunitat. | No està fet per a fàbriques, no té cel·lular integrat, necessita més treball de seguretat. |
Siemens Simatic IoT2050 | Necessita targetes Mini PCIe per a mòbils | Molt fiable i funciona bé amb Siemens PLCs. | Més difícil d'aprendre, el cel·lular és una part addicional. |
Rockwell Automation Optix Edge | El mòbil no és la característica principal | Funciona molt bé amb controladors Logix i FactoryTalk. | Sense cel·lular integrat, fet per a determinats sistemes. |
Dell Edge Gateway sèrie 5000 | Necessita ranures addicionals per a mòbils | Xips Intel potents, bona construcció i assistència mundial. | Fet més per a informàtica, potser necessitarà altre programari. |
Robustel EG5120 | Té 4G LTE Cat 4 global integrat amb doble SIM | Xip ARM ràpid, té cel·lular integrat. | N / A |
També hauries de pensar quant de temps durarà el teu maquinari. Alguns, com la sèrie RCO-1000, estan fets per a tasques importants. Són molt resistents, duren molt de temps i suporten bé la calor. D'altres, com la Raspberry Pi, són bons per a laboratoris però potser no duren en llocs difícils. Comprova sempre si el teu maquinari té els certificats correctes i pot suportar treballs durs.
Disseny i fabricació de PCB
Quan feu la placa de circuit imprès per a la vostra passarel·la d'IoT, heu de pensar en com funciona i quant dura. Un bon disseny de PCB ajuda a la vostra passarel·la a funcionar millor i a durar més. Aquí teniu alguns consells:
Trieu materials de PCB que s'adaptin a les vostres necessitats.
Utilitzeu més capes per a cablejat complicat i senyals de bloqueig.
Poseu peces amb marques clares i espai per a màquines.
Assegureu-vos que els forats encaixin perfectament a les peces.
Trieu peces que es puguin doblegar i tremolar sense trencar-se.
Feu servir la calor adequada per soldar, normalment entre 245 i 260 °C.
Utilitzeu plantilles làser per posar pasta de soldadura.
Repartiu el flux uniformement per a una bona soldadura.
Reviseu la placa després de soldar per trobar problemes ràpidament.
Hauries de construir i provar la teva placa de circuit imprès moltes vegades. Això t'ajuda a trobar i corregir errors abans de cometre'n molts. Si la teva passarel·la utilitza una connexió sense fil, fes coincidir l'antena i les línies de la placa de circuit imprès per obtenir el millor senyal. Afegeix xifratge de maquinari i arrencada segura per mantenir les teves dades segures.
Consell: L'ús de dissenys modulars i de referència pot accelerar el disseny del circuit . Podeu utilitzar dissenys que ja funcionen i canviar-los segons les vostres necessitats.
Connectivitat i computació perimetral
La vostra passarel·la IoT industrial necessita connectar-se a molts dispositius i xarxes. Podeu utilitzar cables o sense fil. Les connexions amb cable són estables. Les connexions sense fil, com el 4G o el 5G, us permeten col·locar passarel·les en més llocs.
Opció de connectivitat | Impacte en el rendiment de la computació perimetral |
|---|---|
Per cable i sense fils | Et permet canviar o fer còpies de seguretat, de manera que les dades es continuen movent fins i tot si la xarxa cau. |
Irrupció local | Accelera les coses permetent que les dades surtin de la xarxa cel·lular propera. |
Manté les dades segures en romandre a la mateixa zona, cosa que facilita la gestió. | |
Gestió unificada | Assegura que les connexions funcionin igual a tot arreu, cosa que és important per a les tasques de perifèria. |
Control de costos | Elimina les tarifes de roaming, de manera que utilitzar moltes dades costa menys. |
La computació perimetral permet gestionar les dades a prop d'on es generen. Això significa menys temps d'espera i estalvia espai de dades. Podeu ordenar i estudiar les dades a la perifèria abans d'enviar-les al núvol. Amb el 5G i la computació perimetral, obteniu velocitats més ràpides i menys temps d'espera. Això és important per a les dades en temps real i les decisions ràpides a la vostra fàbrica.
La computació perimetral accelera les coses gestionant dades a prop.
Estalvieu espai de dades perquè menys dades van al núvol.
El 5G ofereix més velocitat i menys temps d'espera per al treball en temps real.
Consideracions de seguretat
Cal mantenir la passarel·la IoT industrial segura contra atacs. La seguretat comença amb el sistema operatiu i la xarxa. Utilitzeu contrasenyes fortes, actualitzeu el programari sovint i dividiu la xarxa en parts. Canvieu sempre el vostre pla de seguretat per a la vostra pròpia configuració, tant si utilitzeu el núvol com els vostres propis servidors.
"Les mesures de seguretat importants per al disseny de passarel·les d'IoT industrial són reforçar el sistema operatiu, dividir la xarxa, mantenir el núvol segur i comprovar sempre la seguretat. Els experts diuen que necessiteu contrasenyes fortes, actualitzacions periòdiques i plans de seguretat dissenyats per a la vostra configuració."
Els problemes comuns són protocols antics, errors de programari, bloquejos febles i configuracions incorrectes. Persones malintencionades poden atacar les vostres passarel·les amb programari maliciós o utilitzar problemes en convertidors. Heu de mantenir el vostre mòdul de seguretat actualitzat i vigilar els vostres dispositius per detectar problemes.
Tipus de vulnerabilitat | Descripció |
|---|---|
Protocols obsolets | Molts controladors utilitzen protocols antics, de manera que poden ser atacats. |
Vulnerabilitats del programari | Els errors a les passarel·les d'IoT poden permetre que persones malintencionades entrin i controlin dispositius. |
Debilitats de seguretat física | Si algú arriba al vostre dispositiu, pot interferir amb el vostre sistema. |
Problemes de configuració | Una configuració incorrecta a les passarel·les d'IoT pot permetre l'entrada d'atacants. |
Programari maliciós dirigit a protocols industrials | El programari maliciós com FrostyGoop i Fuxnet persegueixen els punts febles dels missatges industrials. |
Exploits a la Dark Web | Els nous problemes en passarel·les d'Internet de les Coses (IoT) es poden vendre per molts diners. |
Vulnerabilitats crítiques en els convertidors | Els problemes en els convertidors poden permetre als atacants controlar tots els equips connectats. |
Sempre hauries d'afegir un mòdul de seguretat a la teva passarel·la. Això ajuda a protegir les dades, els missatges i les eines de vigilància. Fent aquestes coses, pots crear una passarel·la d'IoT industrial forta, segura i fiable.
Dissenys de referència i components clau
Arquitectures comunes per a passarel·les d'IoT
Podeu utilitzar dissenys de referència per ajudar-vos a acabar el vostre projecte de passarel·la més ràpidament. Aquests dissenys mostren com connectar sensors, gestionar dades i enviar-les al núvol. Per exemple, el disseny TIDEP0084 utilitza un processador TI Sitara i dispositius SimpleLink. Connecta sensors amb una xarxa sense fil de llarg abast i funciona amb aplicacions al núvol. La taula següent mostra què fa aquest disseny:
Disseny de referència | Descripció |
|---|---|
TIDEP0084 | Aquest disseny enllaça sensors al núvol mitjançant una xarxa sense fil de llarg abast sub-1 GHz. És bo per a tasques com el control d'edificis i el seguiment d'actius. Utilitza una passarel·la Linux i un processador TI Sitara AM335x amb dispositius SimpleLink. El disseny ja té programari configurat per connectar i utilitzar aplicacions al núvol. |
Hauries de triar dissenys modulars . La modularitat et permet afegir coses noves o intercanviar peces sense canviar-ho tot. Això fa que la teva passarel·la sigui fàcil de canviar i actualitzar. L'arquitectura de microserveis t'ajuda a arreglar o actualitzar una peça sense aturar les altres. Pots fer que el teu sistema d'Internet de les Coses (IoT) sigui més gran segons les necessitis.
Consell: els dissenys modulars us ajuden a utilitzar les noves tecnologies i a arreglar les coses més ràpidament.
Components electrònics essencials
Necessiteu peces especials per construir una passarel·la industrial resistent. Aquestes peces ajuden al vostre dispositiu a treballar en llocs difícils i a mantenir les dades segures. Aquestes són les peces principals que necessiteu:
CPU: Executa ordres i gestiona dades.
RAM: Proporciona espai per a un treball ràpid amb dades.
Mòdul de comunicació: Es connecta a sensors i al núvol.
Mòdul de conversió de protocols: Canvia les dades entre formats.
Interfícies de bus de camp: Enllaços amb sistemes de fàbrica antics.
Mòdul de computació perimetral: gestiona les dades a prop d'on es creen.
Mòdul de seguretat: Protegeix contra les amenaces cibernètiques.
Mòdul d'alimentació: Manté la passarel·la funcionant en llocs difícils.
Carcassa i gestió tèrmica: Protegeix les peces de la calor i la pols.
També necessiteu elements com ara l'arrencada segura, l'emmagatzematge xifrat, els tallafocs i la compatibilitat amb VPN. Aquests elements mantenen la vostra passarel·la d'Internet de les Coses (IoT) segura dels atacs. Els temporitzadors de vigilància i la gestió remota us ajuden a solucionar problemes abans que aturin el sistema. Amb aquests elements clau, la vostra passarel·la pot recopilar, gestionar i enviar dades correctament a qualsevol fàbrica.
Construir o comprar una passarel·la d'IoT?
Triar si has de construir o comprar una passarel·la d'IoT és una decisió important. Has de pensar què necessites, quants diners tens i amb quina rapidesa vols que el teu projecte d'IoT estigui a punt. Ambdues maneres tenen aspectes positius i negatius.
Pros i contres de la construcció
Si construeixes la teva pròpia passarel·la, pots afegir-hi coses especials. Pots connectar molts tipus de dispositius IoT. Tens més control sobre la seguretat i pots adaptar-la a la teva fàbrica. Però la construcció requereix més temps i costa més diners. Necessites experts que t'ajudin a construir i arreglar la passarel·la. També has de fer actualitzacions i reparacions tu mateix.
Aquí teniu una taula per ajudar-vos a comparar:
Avantatges de la passarel·la IoT personalitzada | Desavantatges de la solució estàndard |
|---|---|
Funcions personalitzades i capacitats d'integració | Opcions de personalització limitades |
Integració avançada amb sistemes antics | Costos de manteniment elevats a mesura que creix la complexitat |
Característiques úniques per a un avantatge competitiu | Més lent d'implementar en comparació amb les solucions personalitzades |
Eficiència de costos a llarg termini | Pot no complir amb requisits de compliment específics |
Control de seguretat i privadesa millorat | Menys flexibilitat per escalar i adaptar |
Obteniu una seguretat sòlida, compatibilitat amb molts protocols i gestió remota. Però heu de pagar més al principi i configurar-ho tot vosaltres mateixos.
Quan comprar fora de la prestatgeria
Comprar una passarel·la prefabricada us pot estalviar temps i reduir el risc. Podeu acabar el vostre projecte d'IoT de 6 a 12 mesos més ràpidament. Això és bo si voleu llançar el vostre producte ràpidament. Les passarel·les prefabricades sovint inclouen ajuda, actualitzacions i certificats. Això vol dir que us preocupeu menys per si les coses es trenquen o s'aturen.
Quan compreu, comproveu aquestes coses:
Eines de seguretat per mantenir les vostres dades segures
Ús d'energia, que és important per a treballs llunyans
Si és prou resistent per a llocs difícils
Com gestiona bé les dades per a l'anàlisi de vora
Si l'empresa ofereix una bona ajuda i un bon servei
Si podeu actualitzar el programari fàcilment
Si el preu és just pel que reps
Les passarelles predefinides són les millors quan necessiteu coses bàsiques, com ara configurar dispositius i actualitzar-los des de lluny. És possible que no funcionin si necessiteu alguna cosa especial o voleu que el vostre producte sigui diferent.
Factors de decisió empresarial
Hauries de pensar en el preu, la qualitat i què fa que el teu producte sigui especial. La construcció et permet afegir funcions interessants, però la compra pot estalviar diners i fer que les coses funcionin millor. Per a projectes grans, el cost total al llarg del temps és important. La construcció pot semblar més barata al principi, però més tard pagues més per la fabricació, les proves i la reparació. Les passarelles prefabricades poden ser una millor oferta si en necessites moltes o has de seguir normes estrictes.
Tipus de característica | Descripció |
|---|---|
Característiques comunes | Necessari per a la majoria de productes, com la configuració i les actualitzacions del dispositiu. Normalment és millor comprar-lo. |
Característiques úniques | Et dóna un avantatge i pot ser que necessitis un desenvolupament de passarel·la personalitzada. |
Consell: si necessiteu créixer ràpidament o voleu menys riscos, compreu una passarel·la ja feta. Si necessiteu coses especials o voleu un control total, construir la vostra passarel·la pot ser la millor opció.
Trieu sempre allò que s'adapti als vostres objectius empresarials i al que necessiten les vostres dades i dispositius.
Podeu crear una passarel·la IoT industrial sòlida seguint uns passos senzills. Assegureu-vos sempre que la vostra passarel·la s'adapti a les necessitats de la vostra fàbrica. Planifiqueu-la perquè pugui créixer més endavant. Tingueu en compte la seguretat en tot moment. Aquí teniu algunes coses que podeu fer a continuació:
Trieu maquinari que funcioni per a la vostra feina i sigui estable.
Planifiqueu la xarxa per al vostre lloc i quants dispositius teniu.
Configura programari i seguretat per mantenir les coses segures.
Trieu protocols de dades que funcionin per a treballs en temps real.
Feu un pla de seguretat amb tallafocs i comprovacions periòdiques.
Configura la monitorització remota i les maneres de solucionar problemes ràpidament.
Utilitzeu el manteniment predictiu i manteniu els sistemes actualitzats.
Estigueu atents als nous riscos de seguretat i assegureu-vos que la vostra passarel·la pugui canviar quan sigui necessari.
FAQ
Quina és la funció principal d'una passarel·la IoT industrial?
Una passarel·la d'IoT industrial ajuda les màquines i els sensors a comunicar-se amb el núvol. Recopila dades, canvia la manera com s'envien les dades i protegeix la vostra xarxa.
Com es manté segura una passarel·la d'IoT?
Cal que creeu contrasenyes fortes i actualitzeu el programari sovint. Configureu tallafocs per bloquejar el trànsit dolent. Comproveu sempre si hi ha problemes amb els vostres dispositius i utilitzeu l'arrencada segura per mantenir-los segurs.
Es pot utilitzar una Raspberry Pi com a passarel·la industrial?
Una Raspberry Pi és bona per aprendre o provar idees. A les fàbriques reals, es necessita maquinari més resistent . Ha de suportar la calor, la pols i funcionar durant molt de temps.
Quins protocols admeten les passarel·les d'IoT industrials?
MQTT
Modbus
OPC UA
HTTP / HTTPS
TCP / IP
Aquests protocols permeten que els vostres dispositius comparteixin dades entre ells i amb el núvol.
