La passerelle industrielle n’est pas une version agrandie d’un routeur. C’est un dispositif de périphérie intelligent responsable de la conversion de protocoles, du traitement des données et de l’intégration système.
Lorsque beaucoup de personnes découvrent pour la première fois une passerelle industrielle, elles se demandent : n’est-ce pas simplement un routeur industriel capable de se connecter à Internet ? La réponse est que les fonctions se chevauchent, mais que le positionnement est complètement différent.
I. La définition d’une porte industrielle
Une passerelle industrielle est un appareil conçu pour connecter différents protocoles de communication, différents types de réseau et différents formats de données. Il se situe entre les dispositifs de terrain et les plateformes de la couche supérieure. Ses responsabilités fondamentales sont triples.
D’abord, la conversion de protocole. Il convertit divers protocoles industriels utilisés par les dispositifs de terrain en un format unifié que la plateforme peut reconnaître.
Deuxièmement, le prétraitement des données. Il filtre, agrège et calcule les données localement, n’envoyant que des informations précieuses au cloud.
Troisièmement, l’intégration système. Il intègre des données provenant de différentes sources telles que des API, capteurs, compteurs et contrôleurs dans un système unifié.
On peut considérer une passerelle comme un traducteur et un gestionnaire de données. Le traducteur permet aux appareils parlant différentes langues de se comprendre. Le gestionnaire de données organise et filtre le bruit des données avant de les télécharger.
II. La différence entre une passerelle industrielle et un routeur industriel
Beaucoup de gens ne peuvent pas faire la différence entre une passerelle industrielle et un routeur industriel. Voici l’explication la plus simple.
La tâche principale d’un routeur industriel est d’établir la connectivité réseau. Il s’intéresse à la puissance du signal, à la vitesse du réseau et à la commutation automatique lorsque le réseau tombe. C’est comme un coursier qui ne livre que des paquets de données du point A au point B, sans se soucier de ce qu’il y a à l’intérieur des paquets.
La tâche principale d’une passerelle industrielle est de traiter les données elles-mêmes. Il s’intéresse à la compréhension du protocole, à la conversion du format des données, et à la nécessité d’un traitement local avant l’upload. C’est comme un traducteur et un éditeur, non seulement comprenant différentes langues, mais organisant aussi le contenu avant de le publier.
Dans de vrais projets, ces deux types d’appareils fonctionnent souvent ensemble. La passerelle collecte et organise les données, et le routeur envoie les données organisées au cloud. Certains appareils haut de gamme intègrent les deux fonctions, agissant à la fois comme passerelle et routeur.
III. Capacités principales d’une passerelle industrielle
La passerelle industrielle est devenue l’appareil central de l’IoT industriel car elle possède plusieurs capacités que les routeurs ordinaires n’ont pas.
Premièrement, le support multi-protocole. Les dispositifs de terrain utilisent une grande variété de protocoles de communication. Les API utilisent couramment des protocoles propriétaires de Siemens, Mitsubishi, Omron, Rockwell et d’autres. Les compteurs d’électricité utilisent couramment DL/T645 ou Modbus. Les capteurs utilisent couramment le bus Modbus RTU ou CAN. Les passerelles industrielles disposent de capacités d’analyse intégrées pour ces protocoles, leur permettant de connecter plusieurs types d’appareils simultanément et de générer des données provenant de différents protocoles dans un format unifié.
Deuxièmement, la capacité de calcul en périphérie. L’approche traditionnelle consistant à envoyer toutes les données brutes au cloud pour traitement présente deux problèmes. L’une d’elles est le volume de données. Les coûts de bande passante réseau et de stockage cloud deviennent élevés. L’autre est la vitesse de réponse. Le voyage aller-retour des données vers le cloud prend du temps et ne peut pas répondre aux exigences de contrôle en temps réel. Les passerelles industrielles peuvent filtrer, agréger et calculer les données localement. Par exemple, ils peuvent agréger les données de température collectées une fois par seconde en une moyenne par minute avant de les téléverser. Ils peuvent également déterminer localement si un seuil de température a été dépassé et déclencher une alarme immédiatement, sans attendre une commande de nuage.
Troisièmement, la conversion de protocole et la cartographie des données. Différents dispositifs peuvent exprimer la même quantité physique de manières complètement différentes. Un appareil peut utiliser des températures Celsius tandis qu’un autre utilise Fahrenheit. Un appareil peut utiliser des codes d’état hexadécimaux tandis qu’un autre utilise des chaînes de caractères. La passerelle industrielle est responsable de masquer ces différences et de transmettre des données unifiées à la plateforme de la couche supérieure.
Quatrièmement, la mise en cache hors ligne et la retransmission automatique. Comme les routeurs industriels, les passerelles industrielles prennent également en charge la mise en cache locale des données. Lorsque le réseau est interrompu, la passerelle stocke les données dans un stockage local et les retransmet automatiquement lorsque le réseau est rétabli. C’est très important pour les zones isolées ou les scénarios avec des réseaux instables.
IV. Où une passerelle industrielle est utilisée
Les passerelles industrielles sont utilisées dans un large éventail d’applications, y compris les principales catégories suivantes.
La première catégorie est l’automatisation des usines et la fabrication intelligente. Les chaînes de production disposent d’automates automatisateurs, robots, systèmes de vision et lecteurs de codes-barres de différents fabricants utilisant différents protocoles. La passerelle industrielle connecte ces appareils et télécharge les données unifiées vers le système MES ou la plateforme cloud, permettant ainsi la transparence et la traçabilité des processus de production.
La deuxième catégorie est la gestion de l’énergie et les réseaux intelligents. Les sous-stations, salles de distribution, centrales photovoltaïques et parcs éoliens disposent de nombreux compteurs de puissance et dispositifs de protection. La passerelle industrielle collecte les données de tension, courant, puissance et énergie, les traite localement et les télécharge sur la plateforme de gestion de l’énergie pour soutenir la prévision de charge, l’analyse des pertes de ligne et la localisation des défauts.
La troisième catégorie est l’automatisation des bâtiments et les parcs intelligents. Le chauffage, la ventilation, la climatisation, l’éclairage, les ascenseurs, le contrôle d’accès et les systèmes de protection incendie à l’intérieur d’un bâtiment sont souvent indépendants les uns des autres. La passerelle industrielle les intègre pour assurer une surveillance centralisée et un contrôle coordonné.
La quatrième catégorie est la surveillance à distance des équipements. Les compresseurs d’air, chaudières, générateurs et pompes répartis sur différents sites sont connectés au cloud via des passerelles industrielles. Le personnel de maintenance peut consulter à distance l’état des équipements, recevoir des alarmes et même modifier les paramètres à distance.
La cinquième catégorie est constituée de véhicules connectés et de transport intelligent. La conversion de protocole et la fusion de données entre les contrôleurs de feux de circulation, les unités routières et les équipements de véhicules nécessitent des passerelles industrielles.
V. Conclusion
Une passerelle industrielle n’est pas une version améliorée d’un routeur. C’est un appareil conçu pour résoudre les problèmes d’intégration des données. Sa valeur fondamentale réside dans le fait de permettre aux appareils de différentes marques, protocoles variés et âges différents de communiquer entre eux, de traiter les données localement avant de les télécharger dans le cloud, et de rendre l’ensemble du système IoT industriel plus flexible et évolutif. Si votre projet implique plusieurs appareils, plusieurs protocoles ou nécessite une capacité de traitement local des données, la passerelle industrielle est un dispositif central indispensable.
