工业边缘计算设备的10项考量标准

工业边缘计算设备使边缘计算成为可能。它们提供了一种使用数据并从数据中获得价值的方法，支持实时决策、具有更高的安全性和更快的分析速度。

 

在这个不断增长的新兴市场里，存在着大量的选择。在搜索工业边缘计算设备时，您很快就会发现有几个选项需要考虑。

 

为了使选择过程更加快速简单，我们列出了在选择工业边缘计算设备时需要考虑的10项关键标准。

 

1. 计算资源

 

工业边缘计算设备有三类主要的计算需求需要考虑：

 

1. 处理器: 电源（芯数、性能）和类型（ARM还是x86）
2. 存储器: 容量(GB)和类型（DDR3、DDR4还是DDR3L）
3. 存储: 容量(GB)和类型（SSD、eMMC还是SD卡)

 

将这些计算资源与将在其上运行的应用程序的需求相匹配是至关重要的。例如，分析设备可能需要比资产跟踪设备更好的处理器性能。

 

来自工业软件提供商Inductive Automation的这个实例展示了基于项目和应用规模的计算资源需求。

 

2. 尺寸外形

 

工业边缘计算设备分为四种外形规格，为您提供不同的尺寸、形状和其他物理规格选择：

 

1. DIN 导轨（IP20、IP30或IP40）
2. 面板安装（机器上、IP67）
3. 壁挂安装
4. 19英寸机架安装

 

同样，您的应用将决定相应的设备大小。例如，许多小型工业边缘计算设备均采用DIN导轨或面板形式进行部署。

 

3. 额定温度

 

对于工业边缘计算设备，有两个额定温度需要考虑：

 

1. 工作温度: 设备工作时的环境温度范围（钢/玻璃制造厂或烘焙食品生产是热密集型环境，而医疗产品生产环境则温度较低）
2. 非工作温度: 设备在关闭时能承受的温度范围

 

由于工业车间环境的性质，工业边缘计算设备通常比非工业网关或传统IT服务器需要更宽范围的工作温度。例如，办公大楼中的IT服务器不需要承受食品和饮料加工设施中可能存在的热/冷条件。

 

常见的工作温度范围包括：

 

1. 5至40摄氏度: IT机架服务器
2. -20至60摄氏度: IT网关
3. -40至70摄氏度: OT网关
4. -40至85摄氏度: 极端环境

 

4.电源要求

 

您的工业边缘计算设备需要何种类型的电源？答案取决于您的行业、所在地区、具体应用以及设备温度、安全性、电源通用性、设备尺寸等方面的要求。

 

常用的输入电源电压包括：

 

• 12V DC
• 24V DC
• 36V DC
• 48V DC
• 110/250V DC
• 60/120/260V DC
• 24V AC
• 110/230V AC

 

您最有可能看到支持12V至48V直流电压的工业边缘计算设备，因为工业面板使用的电源都是这个电压范围。

 

5. 配电

 

除了传统的电源设置，支持以太网供电或数据线供电的新型工业边缘硬件可以降低安装复杂性，简化布线。

 

两种常用的能量传输机制分别为：

 

1. PoDL（数据线供电）
2. PoE（以太网供电）

 

数据线供电是指通过一对双绞线连接段进行配电，其中分为四种类型：

 

• 类型A: 针对10BASE-T1S进行优化
• 类型B：针对1000BASE-T1进行优化
• 类型C：针对10BASE-T1S、100BASE-T1和1000BASE-T1进行优化
• 类型E：针对10BASE-T1L进行优化

 

以太网供电是指通过双绞线以太网线缆进行配电，也分为四种类型：

 

• 类型1：最大端口功率为15.4W
• 类型2：最大端口功率为30W
• 类型3：最大端口功率为80W
• 类型4：最大端口功率为100W

 

6. 认证

 

工业边缘计算设备需要遵守不同于非工业边缘硬件组件的安全标准、要求和认证程序。

 

这些工业设备的常见审批包括：

 

• cUL508/cUL61010-1/-2-201：工业设备控制安全标准
• cUL1604/ISA 12.12.01/FM3611：危险场所的电气设备
• ATEX 100a，2区：危险场所分类
• IEC 61850-3：变电站设备通信协议
• IEEE 1613：变电站通信网络设备的环境和测试要求
• EN 50155, EN 45545：轨道应用领域铁路车辆电气设备标准
• EN 50121-4：轨道环境中安装的信号和通信设备标准

 

确保您考虑的设备符合您应用的相关要求和标准。

 

7. 本地网络接口和功能

 

工业边缘计算设备往往需要能够支持传统IT和特定OT应用的接口。

 

例如，为支持IT应用，这些设备可能具有以太网、光纤、Wi-Fi和/或蜂窝网络接口。

 

为了支持OT应用，您可能会需要串行、IO-Link、单对以太网和/或900 MHz等网络接口。

 

无论集成到设备中的网络接口是何种类型，您都应该确保其具备支持数据安全性和可访问性的某些功能：

 

• 防火墙（如IP白名单），根据预先设置的安全参数允许或阻断数据包
• 路由（如LAN到WAN路由、WAN备份、IP伪装、NAT、端口转发、L2桥接），以确定数据传输流
• 远程访问/VPN（如OpenVPN、IPsec等等），这样不在现场的人员就可以检索他们需要的数据
• 冗余（如PRP、HSR、RSTP、MRP、DLR等等），使可用性和网络恢复时间符合您的应用要求
• 协议支持（如EtherNet/IP、Modbus、SNMP等等），这样设备就可以与不同的工业网络协议进行交互通讯
• 网络诊断（如PCAP导出），这样您就可以查找网络故障的原因
• OT-特定功能，包括支持新出现的时效性网络(TSN)标准

 

8. 本地边缘应用管理

 

现代工业边缘计算设备往往会预先配置容器管理器和虚拟机管理程序，从底层硬件中抽取出边缘应用，使用户能够无缝运行来自各种OT边缘应用提供商的虚拟机和容器。

 

该功能使您能够管理和部署工作负荷。

 

9. 安全性

 

基于硬件的安全性可以防止未经批准的代码在计算硬件上运行，并且确保您的敏感数据安全地存储在设备上。

 

为了保证安全，您需要考虑以下这些功能：

 

• 安全启动: 一种安全功能，可防止恶意软件加载，这样只有经过批准的操作系统才能启动
• TPM （可信平台模块）: 在设备上存储安全信息以提高防篡改的能力

 

10. 非技术考量

 

为了确保您的投资发挥最大效益，您的工业边缘计算设备还有几个非技术要点需要考虑。

 

首先，检查保修期和寿命结束日期。工业边缘计算设备的预期现场使用寿命，要比传统IT边缘计算设备长很多年。确保保修期和EOL日期能反映出这一点。对比常规使用寿命：

 

• OT设备: 5-10年或更长
• IT设备: 最长3-5年

 

然后，考虑MTBF（平均故障间隔时间），即设备在两次故障之间的平均运行时间。Telcordia SR-332测试结果可以帮助预测每年的预期停机时间和系统可用性水平，做到心中有数。

 

最后，花点时间了解您正在考虑的工业边缘计算设备背后的人员。他们了解您的行业和您面临的独特挑战吗？他们能解答您的问题吗？

 

为您的下一台工业边缘计算设备做好准备

 

在选择合适的工业边缘计算设备时，显然有许多要点需要考虑。

 

Belden是您值得信赖的顾问，可帮助您充满信心地做出决定。我们的解决方案可帮助您创建工业基础设施，以支持您的工业边缘计算和工业物联网目标。我们不仅帮助您移动和保护数据，还帮助您利用数据并从中提取价值。

 

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Belden的技术产品经理Matthew Wopata帮助我撰写了这篇博客，他就是一个巨大的资源库，可以解决您的任何边缘解决方案问题。如果您想了解更多关于这个专题的信息，请给我(jeremy.friedmar@belden.com)或Matthew(matthew.wopata@belden.com)发邮件。