نحوه کمک گیت وی صنعتی به واحدهای صنعتی برای اتصال تجهیزات مختلف چگونه است؟

گیت وی چیست و نحوه کمک گیت وی صنعتی به واحدهای صنعتی چگونه است؟ برای پاسخ به این سؤال ابتدا باید با گیت وی آشنا شویم. در دنیای شبکه و فناوری اطلاعات، گیت وی یکی از تجهیزات شبکه است که به‌عنوان یک نقطه اتصال مهم عمل می‌کند. Gate Way دروازه بین دو شبکه مختلف است که هرکدام از شبکه‌ها از بخش‌های مختلف تشکیل شده‌اند.

اتصال تجهیزات در کارخانه‌ ها با گیت وی صنعتی، مدیریت و هدایت داده‌ها از نقش‌های این ابزار مهم است. تضمین امنیت داده‌های در حال انتقال و برقراری ارتباط بین شبکه‌هایی با پروتکل‌های متفاوت از جمله موارد اهمیت استفاده از گیت وی صنعتی در صنایع هستند. در این مقاله از گروه صنعتی تلتونیکا گیت وی و نحوه کمک گیت وی صنعتی به واحدهای صنعتی را بررسی می‌کنیم.

گیت وی چیست؟

با پیشرفت اینترنت و فناوری اطلاعات در ابعاد مختلف زندگی انسان تجهیزات مختلف نرم‌افزاری و سخت‌افزاری در صنایع مختلف نقش بسیار مهمی پیدا کردند. گیت وی یکی از این تجهیزات مهم است که در محیط‌های صنعتی اتصال نرم‌افزاری را به تجهیزات مختلف برقرار می‌کند.

بیشتر بخوانید: معرفی و کاربرد گیت وی صنعتی

ازطریق دستگاه گیت وی اطلاعات در جهت‌های مختلف ارسال شده و می‌توان با سایر شبکه‌های کامپیوتری ارتباط برقرار کرد. برقراری ارتباط بین معماری‌ها و پروتکل‌های مختلف صنعتی و ارسال داده‌ها از یک شبکه به شبکه دیگر ازجمله موارد نحوه کمک گیت وی صنعتی به واحدهای صنعتی است. این تجهیزات برای درک اطلاعات، داده‌ها را از یک شبکه گرفته و بعد از بسته‌بندی و تبدیل به شبکه دیگر ارسال می‌کنند.

نحوه کمک گیت وی صنعتی به واحدهای صنعتی؛ نقش گیت وی در شبکه های کامپیوتری

گیت وی نقش مهمی در ترجمه پروتکل‌ها و ارسال داده‌ها از یک شبکه به شبکه دیگر داشته و اتصال شبکه‌ها یکی از مهم‌ترین نقش‌های گیت وی است. به‌طورکلی نقش گیت وی در شبکه‌های کامپیوتری عبارت‌اند از:

• اتصال شبکه‌ها و انتقال اطلاعات از یک شبکه به شبکه دیگر
• ترجمه پروتکل‌های بین شبکه‌‌های مختلف برای برقراری ارتباط صحیح بین شبکه‌ها
• برقراری امنیت شبکه ازطریق فیلتر و کنترل دسترسی به اطلاعات و ممانعت از نفوذ و حملات مخرب
• اتصال به‌عنوان درگاهی به شبکه‌های خارجی یا اینترنت که از آن برای اتصال به شبکه‌های دیگر و ارتباط با منابع مختلف استفاده می‌شود.

بیشتر بخوانید: چکونه گیت وی صنعتی می‌تواند به کارخانه‌ها و واحدهای صنعتی کمک کند؟

نحوه عملکرد گیت وی صنعتی

گیت وی صنعتی برای ارائه قابلیت همکاری سیستم می‌تواند دارای عملکرد مبدل‌های پروتکل، مبدل‌های نرخ، دستگاه‌های تطبیق آمپدانس، مبدل‌های سیگنال یا جداکننده‌های خطا باشد. با ظهور و پیشرفت اینترنت صنعتی دامنه عملکرد گیت وی صنعتی نیز توسعه‌یافته و همچنان در حال گسترش است. گیت وی صنعتی TRB141، TRB245 وTRB142  سه نمونه از گیت وی صنعتی هستند.

به دلایلی همچون امکان تبدیل ساده پروتکل‌ها، ظهور پلتفرم‌های ریزپردازنده گیت وی که قابلیت برنامه‌ریزی از راه دور را دارند و توانایی میزبانی از بخش‌های پلتفرم IIoT پیکربندی عملکردی گیت وی صنعتی توسعه‌یافته است. امکان اتصال انواع سیستم‌های گذرگاه صنعتی مبتنی بر اترنت و سریال و دسترسی به شبکه‌های OT نمونه‌های دیگری از نحوه کمک گیت وی صنعتی به واحدهای صنعتی هستند.

این ابزارهای کاربردی با استفاده از امکانات و دارایی‌های موجود مسیر را برای استفاده صنعتی از اینترنت اشیا در آینده تسهیل می‌کنند. برخی از موارد اهمیت استفاده از گیت وی صنعتی در صنایع عبارت‌اند از:

• کنترل فرایندهای چند پروتکلی: بخشی از فرایند کنترل بوده و کنترلر را به دستگاه‌ها متصل می‌کند. همچنین پروتکل ارتباطی کنترلر را به دستگاه‌ها و بالعکس تبدیل می‌کند.
• دسترسی به داده‌های کنترلر: ادغام داده‌های PLC افقی و عمودی در برنامه‌های ابری و محلی و تحویل ایمن داده‌های ماشینی از سطح تولید به دنیای فناوری اطلاعات
• دسترسی به دستگاه‌های میدانی همسو با کنترلر: اتصال برنامه‌های پارامترسازی دستگاه، مدیریت دارایی و lloT به دستگاه‌ها و دسترسی به داده‌های دستگاه برای نظارت، تجزیه‌وتحلیل و بهینه‌سازی از دیگر موارد اتصال تجهیزات در کارخانه‌ ها با گیت وی صنعتی است.

دیگر موارد نحوه کمک گیت وی صنعتی به واحدهای صنعتی عبارت‌اند از:

• امنیت داده‌ها
• جمع‌آوری داده‌ها
• پردازش داده‌ها
• اتصال به تجهیزات
• انتقال داده‌ها به سیستم‌های مرکزی

بیشتر بخوانید: تکنولوژی آینده و روند گیت وی صنعتی

معماری گیت وی صنعتی

برای آگاهی از نحوه کمک گیت وی صنعتی به واحدهای صنعتی باید با ساختار و معماری آن آشنا شویم. در سیستم‌های صنعتی مدرن، گیت وی صنعتی نقش مهمی در تحقق برنامه‌های اینترنت اشیا و Industry 4.0 دارند. گیت وی صنعتی دارای چندلایه است که هر کدام اهداف و عملکرد مخصوص به خود را دارند تا بتوانند داده‌ها را از دستگاه‌های میدان صنعتی به سیستم پردازش داده نهایی یا پلتفرم ابری به‌صورت ایمن و کارآمد منتقل کنند.

برخی انواع گیت وی‌های صنعتی مانند گیت وی دو سیم‌ کارت TRB255 تجهیزات صنعتی قدیمی و مدرن را با یکدیگر ادغام می‌کنند. لایه‌های مختلف گیت وی که اتصال تجهیزات در کارخانه ها با گیت وی صنعتی را ممکن می‌کند عبارت‌اند از:

1. لایه فیزیکی

درباره نحوه کمک گیت وی صنعتی به واحدهای صنعتی ابتدا باید لایه فیزیکی را معرفی کنیم. منظور از لایه فیزیکی گیت وی صنعتی، دستگاه‌ها و حسگرهایی است که به طور مستقیم به گیت وی متصل می‌شوند. این دستگاه‌ها می‌توانند شامل انواع ربات‌ها، انواع سیستم‌های کنترل صنعتی، محرک‌ها، حسگرها و… باشند که داده‌ها را فوراً جمع‌آوری کرده و آن‌ها را کنترل می‌کنند. دستگاه‌های لایه فیزیکی ازطریق رابط‌های استاندارد یا اختصاصی مانند پورت‌های سریال RS-232/RS-485، رابط‌های بی‌سیم یا اترنت به گیت وی متصل می‌شوند.

2. نحوه کمک گیت وی صنعتی به واحدهای صنعتی؛ لایه اتصال

مسئول مدیریت ارتباط بین دستگاه‌های لایه فیزیکی و گیت وی لایه اتصال است. لایه اتصال شامل تبدیل و انطباق پروتکل‌های ارتباطی مختلف صنعتی مانند Modbus, PROFINET, EtherCA و OPCUA است تا از انتقال راحت داده‌ها از دستگاه به گیت وی اطمینان حاصل شود. از دیگر کارکردهای لایه اتصال جمع‌آوری داده‌ها، فیلتر اولیه و ذخیره‌سازی موقت است.

3. لایه پردازش

در بحث از نحوه کمک گیت وی صنعتی به واحدهای صنعتی، سومین لایه به‌عنوان هسته دستگاه نقش پردازش و تجزیه‌وتحلیل بیشتر داده‌ها را برعهده دارد. وظایف این لایه شامل جمع‌آوری داده‌ها، تبدیل پروتکل، پردازش‌ها مانند قالب‌بندی و استانداردسازی و درنهایت تجزیه‌و‌تحلیل ساختاری و پشتیبانی است. به دلیل اهمیت استفاده از گیت وی صنعتی در صنایع در برخی موارد قابلیت محاسبات لبه‌ای (Edge Computing) نیز در لایه پردازش پیاده‌سازی می‌شود. درنتیجه با اتکای تجزیه‌وتحلیل داده‌های پیچیده‌تر به منابع ابری هزینه‌های ارتباطی کاهش می‌یابد.

4. لایه امنیتی

در اتصال تجهیزات در کارخانه ‌ها با گیت وی صنعتی، لایه امنیتی نیز نقش بسیار مهمی دارد. احراز هویت، رمزگذاری داده‌ها، کنترل دسترسی و تمام مکانیسم‌های امنیتی برای حفاظت از گیت وی صنعتی و سایر دستگاه‌های متصل به آن از حملات و دسترسی غیرمجاز مربوط به لایه امنیتی است.

5. لایه کاربردی

بخش دیگری از نحوه کمک گیت وی صنعتی به واحدهای صنعتی مربوط به لایه کاربردی است. این لایه داده‌های پردازش شده را به سیستم‌های سطح بالاتر یا سیستم‌های ابری ارسال می‌کند. سیستم‌ها می‌توانند شامل برنامه‌های کاربردی در سطح سازمانی مانند MES یا ERP، تجزیه‌وتحلیل داده‌های تخصصی یا پلتفرم‌های یادگیری ماشینی باشند. در این لایه ممکن است گیت وی از عملکردهای مختلف مانند پیکربندی و به‌روزرسانی سیستم‌عامل یا مدیریت از راه دور دستگاه پشتیبانی کند.

6. لایه ارتباطی

آخرین لایه گیت وی صنعتی که اهمیت استفاده از گیت وی صنعتی در صنایع را نشان می‌دهد لایه ارتباطی است. این لایه ارتباطات بین گیت وی و شبکه‌های خارجی مانند شبکه LAN، اینترنت یا یک شبکه خصوصی را مدیریت می‌کند. همچنین این ارتباط شامل رابط‌های فیزیکی مانند ماژول‌های بی‌سیم و پورت‌های اترنت یا پروتکل‌های شبکه مانند MQTT, HTTPS و TCP/IP است تا از این طریق انتقال ایمن و مؤثر داده‌ها به مقصد تضمین شود.

ازطریق این لایه‌های شش‌گانه می‌توان معماری گیت وی صنعتی را برای جریان داده‌ها، و صدور دستورالعمل‌های کنترلی از دستگاه‌های میدانی به سیستم‌های لایه‌های بالاتر و نحوه کمک گیت وی صنعتی به واحدهای صنعتی را درک کرد. گیت وی علاوه بر اینکه به‌عنوان پلی بین دنیای فیزیکی و دنیای دیجیتال عمل می‌کند، عملکردهای مهم مربوط به امنیت، پردازش داده‌ها و یکپارچه‌سازی سیستم را نیز برعهده دارد. گیت وی صنعتی یک بخش مهم از توسعه تولید هوشمند و اتوماسیون صنعتی است.

بیشتر بخوانید: عملکرد و بهره‌وری گیت وی صنعتی

IIoT و اتوماسیون گیت وی

یکی از ابزارهای پیشرفته در حوزه اینترنت اشیا با قدرت پایش بالا، گیت وی صنعتی است. برای کنترل محدوده عملکردی گیت وی صنعتی تجزیه‌وتحلیل دستگاه‌های مبدل، پروتکل‌های اتوماسیون سنتی را از دستگاه‌های گیت وی جدید IIoT جدا می‌کند. ازطرف دیگر یکی از ویژگی‌های اینترنت اشیا صنعتی این است که بر ارائه داده‌های دستگاه به اجزای دیگر اینترنت صنعتی یا ابری تمرکز می‌کند.

نحوه کمک گیت وی صنعتی به واحدهای صنعتی

گیت وی صنعتی از استانداردهایی همچون OPC UA، EtherNet/IP و Modbus TCP/IP پشتیبانی می‌کند. تجهیزات مختلف در واحدهای صنعتی و کارخانه‌ها با استفاده از این استانداردها می‌توانند با گیت وی اتصال برقرار کنند. از دیگر مزایا و موارد نحوه کمک گیت وی صنعتی به واحدهای صنعتی می‌توان این موارد را نام برد:

• بهینه‌سازی و افزایش بهره‌وری
• بهره‌گیری از پروتکل‌ها و تکنولوژی‌های امنیتی پیشرفته
• امکان مدیریت متمرکز سیستم‌‌های آی‌تی و بهره‌برداری از راه دور
• بهینه‌سازی کنترل و نظارت بر فرایندها و تجهیزات
• افزایش امنیت داده‌ها و کنترل جاسازی شده

نحوه کمک گیت وی صنعتی به واحدهای صنعتی؛ تبدیل پروتکل ارتباطی گیت وی صنعتی

گیت وی‌های صنعتی ازطریق توابع نرم‌افزاری و سخت‌افزاری داخلی تبدیل بین پروتکل‌های مختلف ارتباطی را انجام می‌دهند. خواندن داده‌های یک پروتکل، تبدیل آن به پروتکل دیگر و ارسال برای شبکه یا دستگاه موردنظر از دیگر نمونه‌های نحوه کمک گیت وی صنعتی به واحدهای صنعتی است. این فرایند از بخش‌های زیر تشکیل شده است:

1. شناسه پروتکل

اولین مرحله از تبدیل پروتکل ارتباطی گیت وی صنعتی مربوط به شناسایی پروتکل است. در این مرحله گیت وی ابتدا پروتکل ارتباطی مورداستفاده دستگاه را شناسایی می‌کند که می‌تواند شامل پروتکل‌های صنعتی پرکاربرد مانند Modbus, EtherCAT, PROFINET, OPC UA باشد.

2. رمزگشایی داده‌ها

در ادامه نحوه کمک گیت وی صنعتی به واحدهای صنعتی به بخش رمزگشایی داده‌ها می‌رسیم. رمزگشایی داده‌ها شامل دو مرحله است. مرحله اول تجزیه داده‌ها که نرم‌افزار گیت وی جریان داده‌های دریافتی را رمزگشایی می‌کند شامل درک ساختار داده، کدگذاری و مجموعه دستورات پروتکل منبع است. مرحله دوم استخراج داده‌ها است که اطلاعات مؤثر و مفید از داده‌های خام مانند دستورات کنترل و قرائت سنسور استخراج می‌شود.

3. تبدیل پروتکل

در اتصال تجهیزات در کارخانه ها با گیت وی صنعتی مرحله سوم تبدیل پروتکل است. این مرحله نیز شامل دو بخش است که بخش اول نقشه‌برداری داده‌ها است. در این بخش داده‌های استخراج شده در ساختار و قالب پروتکل هدف نگاشته می‌شود. در این مرحله ممکن است به تبدیل انواع داده، تنظیم فرمت داده یا کدگذاری دوباره نیاز داشته باشیم. بخش دوم از تبدیل پروتکل تبدیل منطق پردازش است. در برخی موارد داده‌ها باید بر اساس منطق پروتکل هدف پردازش شوند. به‌عنوان‌مثال ممکن است دو پروتکل برای عملکرد یک دستگاه از توالی دستورالعملی متفاوت استفاده کنند.

4. رمزگذاری داده‌ها

رمزگشایی و رمزگذاری داده‌ها یکی دیگر از بخش‌های مهم نحوه کمک گیت وی صنعتی به واحدهای صنعتی است. مرحله رمزگذاری نیز از دو بخش تشکیل شده است که بخش اول آن رمزگذاری پروتکل هدف است. در این بخش بر اساس مشخصات پروتکل هدف، داده‌های نگارش شده دوباره کدگذاری و برای ارسال آماده می‌شوند. در بخش دوم رمزگذاری داده‌ها، لایه دوم برنامه کپسوله‌سازی (تلفیق داده‌ها با داده‌های دیگر) می‌شوند. در این مرحله باید اطمینان حاصل کرد که بسته داده‌ها با الزامات لایه کاربردی پروتکل هدف مانند اطلاعات آدرس منطبق باشد.

5. ارسال داده‌ها

آخرین بخش از تبدیل پروتکل ارتباطی گیت وی صنعتی برای اتصال تجهیزات در کارخانه ها با گیت وی صنعتی مربوط به ارسال داده‌ها است. این بخش نیز از دو قسمت تشکیل شده است. بخش اول شامل انتقال لایه فیزیکی است که از طریق آن داده‌های تبدیل شده از طریق رابط فیزیکی مربوط به شبکه یا دستگاه موردنظر ارسال می‌شود. بخش دوم مرحله تأیید و بازخورد است. ممکن است گیت وی در صورت لزوم برای اطمینان از انتقال صحیح داده‌ها و اجرای عملیات، پیام‌های تأیید یا بازخورد دستگاه موردنظر را پردازش کند.

حتی اگر از پروتکل‌های ارتباطی ناسازگار استفاده شود عملکرد و نحوه کمک گیت وی صنعتی به واحدهای صنعتی از طریق این مراحل به صورتی است که موجب می‌شود تا بین دستگاه‌ها و سیستم‌های مختلف اتصال برقرار کند. اتصال تجهیزات در کارخانه ها با گیت وی صنعتی از طریق این قابلیت انجام شده و اتوماسیون هوشمند و یکپارچه‌سازی داده‌ها انجام می‌شود.

سیستم‌عامل‌های شبکه گیت وی صنعتی

گیت وی‌های صنعتی می‌توانند سیستم‌عامل‌های مختلف را اجرا کنند و انتخاب نوع سیستم‌عامل به نیازهای برنامه، الزامات عملکرد و اولویت‌های توسعه‌دهنده بستگی دارد. این سیستم‌عامل‌ها عبارت‌اند از:

• لینوکس (Linux): ویژگی‌هایی همچون متن‌باز، پشتیبانی قوی و انعطاف‌پذیری موجب شده است تا این سیستم‌عامل محبوبیت و کاربرد زیادی در گیت ویت صنعتی داشته باشد. بسیاری از برنامه‌های لینوکس به طور خاص برای سیستم‌ها و برنامه‌های صنعتی طراحی شده‌اند.
• Windows IoT: این سیستم‌عامل که قبلاً Windows Embedded نام داشت توسط شرکت مایکروسافت برای سیستم‌های جاسازی طراحی شده و مناسب سناریوهایی است که نیازمند اجرای برنامه‌های پیچیده یا ادغام با ویندوز هستند.
• Real-time operating system (RTOS): این سیستم شامل VxWorks, EreeRTOS و… است که عملکرد فوری و بدون درنگ را تضمین می‌کند. سیستم RTOS یک نمونه دیگر از نحوه کمک گیت وی صنعتی به واحدهای صنعتی است و برای برنامه‌های نظارت و کنترل فوری که به تأخیر حساس هستند مناسب است.

جمع‌بندی

استفاده از گیت وی صنعتی نقش مهمی در افزایش بهره‌وری و کارایی نهایی صنایع مختلف دارد. گیت وی ابزاری مهم برای اتصال تجهیزات و دستگاه‌های مختلف صنعتی به سیستم مرکزی کارخانه‌ها است. نحوه کمک گیت وی صنعتی به واحدهای صنعتی به این صورت است که با قرارگیری آن در نزدیکی تجهیزات داده‌های تولیدشده را جمع‌آوری، تحلیل و برای شبکه مرکزی ارسال می‌کند.

کنترل و مدیریت تجهیزات، حذف هزینه‌های اضافی، بهره‌گیری از پروتکل‌ها و تکنولوژی‌های امنیتی پیشرفته و افزایش بهره‌وری برخی از مزایای گیت وی صنعتی هستند. شناسایی پروتکل، رمزگشایی داده‌ها، تبدیل پروتکل، رمزگذاری داده‌ها و ارسال از مراحل اتصال تجهیزات در کارخانه ها با گیت وی صنعتی هستند.

وجود لایه‌های مختلف در گیت وی مانند لایه‌های فیزیکی، اتصال، لایه‌های پردازش و امنیتی نشان‌دهنده اهمیت استفاده از گیت وی صنعتی در صنایع هستند. این لایه‌ها علاوه بر اتوماسیون هوشمند و یکپارچه‌سازی داده‌ها نقش امنیتی بسیار مهمی ایفا می‌کنند.

گروه صنعتی تلتونیکا با بهره‌گیری از بهترین متخصصان حوزه فناوری و تحقیقات مختلف بر روی تولید دستگاه‌های صنعتی و شبکه تجهیزاتی پیشرفته منطبق با استانداردهای جهانی را طراحی، تولید و به بازار عرضه می‌کند. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره گیت وی‌های صنعتی از بخش تماس با ما با کارشناسان این مجموعه در ارتباط باشید.