一、行業(yè)背景
今天,以TCP/IP協(xié)議族為基礎(chǔ)的Internet網(wǎng)絡(luò)為我們提供了信息共享的平臺。得益于TCP/IP的開放互連特性,越來越多的通信網(wǎng)絡(luò)及智能設(shè)備接入到Internet。
隨著現(xiàn)代工業(yè)與科技的進(jìn)步與發(fā)展,工業(yè)控制領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)化,分布式的特點(diǎn)越來越明顯,需求與日俱增。工業(yè)控制從傳統(tǒng)的現(xiàn)場控制逐步發(fā)展到了遠(yuǎn)程監(jiān)控模式,強(qiáng)大的Internet和日趨成熟的數(shù)據(jù)通信技術(shù)使距離不再成為一種制約,工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)因此得到了延伸。
而以4G/5G為技術(shù)支撐的無線數(shù)據(jù)運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)為工業(yè)數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域提供了一個可靠的數(shù)據(jù)通道。利用其無線接入、與Internet連接、數(shù)據(jù)傳輸率較高的特點(diǎn),已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸,完成工業(yè)遠(yuǎn)程控制的網(wǎng)絡(luò)化。
目前在中國,以4G/5G技術(shù)為承載,為其用戶提供語音及數(shù)據(jù)據(jù)服務(wù)。隨著無線通訊技術(shù)的發(fā)展,4G/5G產(chǎn)品在數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛,尤其是4G/5G通訊模塊的出現(xiàn),更加速了這種應(yīng)用的發(fā)展。北京東用科技依據(jù)多年的無線技術(shù)領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn),針對當(dāng)今工業(yè)領(lǐng)域出現(xiàn)的特點(diǎn)與需求,為工業(yè)用戶開發(fā)了基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)及4G/5G網(wǎng)絡(luò)的ORB305系列產(chǎn)品。ORB305系列產(chǎn)品具有寬溫工作、寬電壓供電,可靠性高,對工業(yè)環(huán)境的適應(yīng)性好,易于安裝,易于維護(hù)等特點(diǎn)。能夠?yàn)榭蛻籼峁└咚佟⒂肋h(yuǎn)在線、數(shù)據(jù)的透明傳輸,完全能夠滿足行業(yè)數(shù)據(jù)采集傳輸和監(jiān)控的需要,可廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化行業(yè)。

二、方案設(shè)計(jì)依據(jù)
2.1安全性和可靠性
考慮到工業(yè)自動化控制系統(tǒng)對數(shù)據(jù)有一定的特殊需求,在整個系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要充分考慮到數(shù)據(jù)的安全問題,在設(shè)備的選型上著重衡量設(shè)備的可靠性,以確保整個系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行。
2.2技術(shù)先進(jìn)性和實(shí)用性
保證滿足工業(yè)用戶應(yīng)用的同時(shí),又要體現(xiàn)出無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的先進(jìn)性。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中要把先進(jìn)的技術(shù)與現(xiàn)有的成熟技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合起來,充分考慮無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢。
2.3靈活性和可擴(kuò)展性
根據(jù)工業(yè)用戶未來應(yīng)用的需要和變化,應(yīng)具備充分的接入能力和可擴(kuò)展性,包括多種接入方式的提供和接入的可擴(kuò)展性,帶寬的擴(kuò)展與速率的平滑升級以及處理能力的可擴(kuò)展性,最大程度地減少對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和現(xiàn)有設(shè)備的調(diào)整。
2.4可管理性
考慮到工業(yè)用戶下端設(shè)備分布比較分散,維護(hù)困難程度比較大,方案采用集中管理的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),并可通過監(jiān)控中心對下位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)置。
2.5兼容性和經(jīng)濟(jì)性
兼容性,能夠最大限度地保證網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有各種計(jì)算機(jī)軟、硬件資源的可用性和連續(xù)性;經(jīng)濟(jì)性,在充分利用現(xiàn)有資源的情況下,最大限度地降低網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的總體投資。有計(jì)劃、有步驟地實(shí)施,在保證網(wǎng)絡(luò)整體性能的前提下,充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或做必要的升級。
三、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)說明
3.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/strong>

3.2方案說明
工程現(xiàn)場:
實(shí)際的工程現(xiàn)場會由多種設(shè)備構(gòu)成,這些設(shè)備的運(yùn)行及狀態(tài)將通過內(nèi)置的一個或多個以太網(wǎng)PLC進(jìn)行采集、監(jiān)控。4G無線工業(yè)路由器內(nèi)置100Mbps以太網(wǎng)接口,與現(xiàn)場一個或多個以太網(wǎng)PLC的以太網(wǎng)口相連,構(gòu)成工程現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)。4G無線工業(yè)路由器可通過西門子PLC的24VDC輸出供電,且再上電后自動連接Internet,并與巨元監(jiān)控中心前端的“VPN防火墻”建立加密安全隧道。
安全隧道用于保證流向“巨元監(jiān)控中心”及“工程現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)”的通訊數(shù)據(jù)不被Internet非法用戶獲取。同時(shí)將“工程現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)”與“巨元監(jiān)控中心”無縫連接,中心維護(hù)人員可以直接通過訪問“工程現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)”中設(shè)備的IP地址,對現(xiàn)場設(shè)備的配置進(jìn)行更改。
巨元監(jiān)控中心:
巨元中心包含了企業(yè)的全部核心應(yīng)用。其一般由有線網(wǎng)絡(luò)接入(帶有固定公網(wǎng)IP地址)、支持VPN接入的防火墻,路由器,及維護(hù)人員組成。
作為管理人員可通過人工方式,或企業(yè)已有的應(yīng)用服務(wù),對工程現(xiàn)場的設(shè)備進(jìn)行維護(hù)或監(jiān)控。
出差維護(hù)工程師:
身處異地的維護(hù)工程師會由于多種原因參與到遠(yuǎn)程的客戶支持中。維護(hù)工程師可以接入Internet,通過巨元監(jiān)控中心的安全認(rèn)證,與客戶現(xiàn)場的設(shè)備建立連接。
基于東用科技《無線遠(yuǎn)程維護(hù)解決方案》,巨元可獲得滿足以下特征的完美系統(tǒng):
工程現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)無人值守,4G無線工業(yè)路由器7*24小時(shí)在線。
4G無線工業(yè)路由器無需另購開關(guān)電源,可通過PLC電源直接供電。
工程現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)接入無需運(yùn)營商布線,4G無線工業(yè)路由器通過遍布全球的4G網(wǎng)絡(luò)快速接入Internet。
4G無線工業(yè)路由器集成多層次安全功能,用戶無需另購其他網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備。
提高人力資源的利用率:巨元維護(hù)人員可通過安全隧道,對現(xiàn)場故障工程進(jìn)行分析,如可遠(yuǎn)程解決則避免維修工程師往復(fù)故障現(xiàn)場。如不可解決則安排配件及附近工程師排除此故障。
提升企業(yè)形象,創(chuàng)造二次價(jià)值:巨元可利用已有業(yè)務(wù)系統(tǒng),實(shí)時(shí)搜集前端設(shè)備狀態(tài)。如發(fā)現(xiàn)前端設(shè)備呈現(xiàn)故障特征,提早安排對此設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。這樣既可大大降低設(shè)備的停機(jī)率,提升產(chǎn)品可靠性。又可提升企業(yè)在用戶心中的形象,降低企業(yè)維修成本,為巨元在未來行業(yè)競爭中贏得高端市場提供充足的實(shí)力。
3.3工程所需設(shè)備列表
(1)工程現(xiàn)場(現(xiàn)場):

PLC
帶有以太網(wǎng)接口,能夠配置IP地址及網(wǎng)關(guān)。
orb305:
連接4G/5G網(wǎng)絡(luò)并與中心端接入路由器建立VPN連接,使中心端能夠與下端PLC通訊,并對其進(jìn)行監(jiān)控和編程管理。
UIM/SIM卡:
用于4G/5G路由器(ORB305)撥號到運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)。
(2)監(jiān)控中心端:

VPN路由器:
用于中心監(jiān)控室接入網(wǎng)絡(luò),并與下端ORB305無線路由器建立VPN連接,管理下端4G/5G路由器,還可以提供辦公上網(wǎng)。
企業(yè)寬帶接入:
使用中國電信、中國聯(lián)通提供的企業(yè)寬帶,或者商用ADSL(需包含公網(wǎng)IP地址)。
PC/服務(wù)器:
只要滿足能夠運(yùn)行監(jiān)控軟件運(yùn)行即可。
中心監(jiān)控軟件:
監(jiān)控軟件,主要用于采集下端PLC數(shù)據(jù),控制相應(yīng)的設(shè)備。
PLC編程軟件:
用于初始化及更改PLC程序。
四、方案產(chǎn)品
ORB305無線路由器
DIN導(dǎo)軌安裝,工業(yè)級無線路由器
ORB305無線路由器,是一款支持DIN導(dǎo)軌安裝的工業(yè)無線路由器,采用4G高速無線網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)承載網(wǎng)絡(luò),為遠(yuǎn)程設(shè)備和站點(diǎn)之間的聯(lián)網(wǎng)提供安全高速的無線連接。無論身在何處,您的設(shè)備都可以借助4G/5G網(wǎng)絡(luò)快速接入互聯(lián)網(wǎng)。

ORB305無線路由器滿足工業(yè)用戶的需求,功耗低,操作溫度可達(dá)-40℃~70℃,尺寸小,重量輕,支持DIN導(dǎo)軌安裝,EMC指標(biāo)嚴(yán)格,便于應(yīng)用在嚴(yán)苛、狹小的工業(yè)環(huán)境中,是工業(yè)應(yīng)用的理想選擇。
ORB305無線路由器同時(shí)具有VPN功能,使設(shè)備數(shù)據(jù)在安全的IPSec隧道中傳輸,防止了數(shù)據(jù)被訪問和篡改,提供了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用更高的安全性。

ORB305工業(yè)路由器特點(diǎn):
高可靠性網(wǎng)絡(luò)功能
采用高性能通訊模塊,快速接入4G/5G網(wǎng)絡(luò);
采用軟硬件看門狗及多級鏈路檢測機(jī)制,具備故障自動檢測、自動恢復(fù)能力,保證設(shè)備穩(wěn)定可靠運(yùn)行;
遠(yuǎn)程和本地升級固件程序,且采用冗余備份的升級機(jī)制;
易用性
豐富的接口,賦予設(shè)備高擴(kuò)展性;
支持WEB、TELNET、SSH等多種配置方式;
支持配置導(dǎo)入導(dǎo)出功能,方便批量設(shè)備的配置工作;
支持軟、硬件恢復(fù)出廠設(shè)置;
具備無線網(wǎng)絡(luò)信號指示燈,分三級顯示現(xiàn)場信號強(qiáng)度;
網(wǎng)絡(luò)接口10M/100M自適應(yīng),交叉直連自適應(yīng);
支持DMZ;
支持DTU功能,賦予串口設(shè)備無線傳輸能力;
網(wǎng)絡(luò)安全
虛擬專用網(wǎng)(VPN),支持基于標(biāo)準(zhǔn)IPSec的VPN服務(wù);
全狀態(tài)包檢測(SPI)和拒絕服務(wù)(DoS)攻擊防范等防火墻安全性能,在決定什么樣的數(shù)據(jù)包允許通過之前,SPI檢測所有進(jìn)入數(shù)據(jù)包的頭部內(nèi)容。過濾器能被設(shè)置成為基于MAC地址或IP地址;
采用合法的MAC地址,每臺硬件設(shè)備的網(wǎng)卡MAC地址全球唯一,避免局域網(wǎng)內(nèi)MAC地址沖突;
支持集中式網(wǎng)管的能力,可通過網(wǎng)管平臺支持大量設(shè)備的集中管理、批量配置和升級功能;
針對工業(yè)應(yīng)用的設(shè)計(jì)
工業(yè)化設(shè)計(jì),產(chǎn)品外殼具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度,標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)DIN導(dǎo)軌式安裝,適用于工業(yè)機(jī)柜安裝;
SIM卡提供拆卸保護(hù);
供電采用9~48VDC寬電壓輸入,連接頭采用電源端子,具有防反接及防過流保護(hù);
支持所有工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議;
高可靠性
工作溫度:-40℃~70℃,存儲溫度:-40℃~85℃;
濕度:5%~95%,無凝結(jié);
IP30防護(hù)等級;
通過電力科學(xué)研究院的EMC檢測及安全認(rèn)證;
ORB305產(chǎn)品規(guī)格

軟件規(guī)格

五、廠商介紹

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