工业边缘计算设备需要考虑的 10 个标准

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中获取价值的方法，支持实时决策、增强安全性和更快的分析速度。

 

在这个新兴且不断增长的市场中，有’多种选择。您’很快就会发现，在搜索工业边缘计算设备时，您有几种选择需要考虑。

 

为了使选择过程更快、更简单，我们编制了一份选择工业边缘计算设备时需要考虑的 10 个关键标准的清单。

 

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：功率（核心数、性能）和类型（ARM 与 x86）
2. 内存：数量（GB）和类型（DDR3、DDR4 或 DDR3L）
3. 存储: 容量(GB)和类型（SSD、eMMC还是SD卡)

 

将这些计算资源与在其上运行的应用程序的需求相匹配至关重要。’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。

 

这个例子 来自工业软件提供商 感应自动化 根据项目和应用程序的大小显示其计算资源需求。

 

2. Form Factor

 

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（机器上，IP67）
3. 壁挂安装
4. 19 英寸机架

 

同样，您的应用程序将确定正确的设备尺寸。例如，许多小型工业边缘计算设备采用 DIN 导轨或面板外形部署。

 

3. Temperature Rating

 

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：设备可以处理的温度范围’已关闭

 

由于工业工厂环境的性质，工业边缘计算设备通常需要比非工业网关或传统 IT 服务器更宽的工作温度。例如，办公楼里的 IT 服务器’需要承受食品和饮料加工设施中可能出现的冷热条件。

 

你’我们经常会发现常见的工作温度范围如下：

 

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. Power Requirements

 

您的工业边缘计算设备需要什么类型的电源？答案取决于您的行业、地区、应用以及对设备温度、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

 

你’最有可能找到支持 12V 至 48V 直流电压范围的工业边缘计算设备，因为工业面板包含该范围内的电源。

 

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）

 

数据线供电指定通过单个双绞线链路段进行电力分配。其运作方式有四种：

 

• A 型：针对 10BASE-T1S 进行了优化
• B 型：针对 1000BASE-T1 进行了优化
• C 型：针对 10BASE-T1S、100BASE-T1 和 1000BASE-T1 进行了优化
• E 型：针对 10BASE-T1L 进行了优化

 

以太网供电指定双绞线以太网电缆上的电力分配。它也以 四种类型 运作：

 

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

 

6. 批准

 

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：控制工业设备的安全标准
• 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. 原生网络接口和功能

 

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，您可能会看到串行、 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 （例如 LAN 到 WAN 路由、WAN 备份、IP 伪装、NAT、端口转发、L2 桥接）用于确定数据传输流
• 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. 原生边缘应用管理

 

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

 

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. 非技术考虑

 

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，检查保修和使用寿命终止 (EOL) 日期。预计工业边缘计算设备在该领域的存活时间将比传统 IT 边缘计算设备长很多年。确保保修和 EOL 日期能够反映这一点。比较典型的寿命：

 

• OT 设备：5-10 年或更长时间
• IT 设备：最长 3-5 年

 

接下来，考虑 MTBF（平均故障间隔时间），即设备在两次故障之间运行的平均时间。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，以便您知道会发生什么。

 

最后，花点时间去了解您正在考虑的工业边缘计算设备背后的人员。’他们是否了解您的行业和您面临的独特挑战？他们能回答你的问题吗？

 

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，因此您可以对自己的决定充满信心。我们的解决方案可帮助您创建支持工业边缘计算和 IIoT 目标的工业基础设施。我们不仅帮助您移动和保护您的数据，还帮助您应用和提取数据的价值。

 

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Belden 的技术产品经理 Matthew Wopata 帮助我撰写了这篇博客，他是一位非常优秀的资源，可以解答您关于边缘解决方案的任何疑问。如果您想了解有关此主题的更多信息，请给我发送电子邮件（[email protected]）或 Matthew（[email protected]）。