エッジコンピューティングのためのDTUの仕組み:アーキテクチャとデータフロー

産業用オートメーションでは、試運転、保守、診断のためにPLC、HMI、フィールドデバイスへのリモートアクセスが求められます。2つの人気アーキテクチャは、VPN対応アクセスを備えた産業用ゲートウェイとクラウドベースのリモートアクセスソリューションです。 両者はフィールドネットワークと外部ユーザー間の安全な接続を提供しますが、ネットワークトポロジー、データルーティング、展開の複雑さ、運用制御において大きく異なります。 本記事では、両アプローチの構造化された比較を提供し、実際の産業用ゲートウェイ(テスプロ TG-325)はVPNベースのエッジアーキテクチャのリファレンス実装として利用されています。 1. VPN対応の産業用ゲートウェイ VPN対応の産業用ゲートウェイは、企業のVPNやエンジニアリングワークステーションからプラントネットワーク内の信頼できるリモート場所へ安全なVPNトンネルを作成するエッジノードとして機能します。 ゲートウェイはフィールドデバイスの隣接地に位置しています。通常、プロトコル変換を行い、基本的なデータフィルタリングと処理が可能で、その後VPN経由でデータを送信してチャネルを保護します。 コアアーキテクチャの特徴 ・暗号化されたポイントツーポイントトンネリング VPNセッションはゲートウェイで終了します。ゲートウェイは外部ネットワークに対して唯一露出しているデバイスです。 • オンサイトプロトコルの集約および変換 Modbus RTU/TCP、OPC UA、DL/T 645などの産業用プロトコルをサポートし、統一されたデータ伝送を促進し確保します。 ・エッジコンピューティング能力 現地処理、フィルタリング、ロジック実行によりデータ伝送を最小限に抑え、場合によってはテレメトリー遅延の向上も可能となります。 ・ネットワーク障害時の運用継続性 データ転送やデバイス監視は、外部WANが切断されていても同じロジックで動作を続けられます。 2. クラウドベースのリモートアクセスシステム クラウドベースのリモートアクセスシステムは、フィールドデバイスを用いて集中型クラウドサービスに接続し、ユーザーがプラントネットワークに接続するためのリモートアクセスセッションを生成します。 このアーキテクチャにより、プラントネットワーク間の直接接続が不要となり、ファイアウォールポリシーが簡素化されます。 コアアーキテクチャの特徴 ・クラウドベースのリモートアクセス すべてのセッションはクラウド上のサービスを通じて管理・ブローカーされています。 ・インバウンドポート露出なし フィールドデバイスはHTTPSを介してクラウド上のサービスへのアウトバウンド接続を作成し、ファイアウォールのポリシーを簡素化します。 ...

エッジコンピューティング用のDTU(エッジコンピューティング向けデータ転送ユニット)は、フィールドデバイスとクラウドシステムをインテリジェントに接続します。エッジコンピューティング用のDTUは、シリアルからIPへの変換器と比べて、エッジでのデータの原始的処理、送信元での高度な無線伝送、プロトコル変換の実行能力など、いくつかの高度な機能を提供します。 分散型IoTシステムやユーティリティネットワークにおいて、この設計は上流ネットワークの負荷を軽減し、データ配信時間を短縮し、遠隔地や困難な環境でのネットワークの信頼性を高めます。 1. エッジコンピューティング用のDTUの基本設計 エッジコンピューティング用のDTU設計には、計算、通信、インターフェース、そして電力遮断に強い設計の4つの機能層が組み込まれています。そのテスプロ TD-DTU-SEこのタイプのモジュール設計の明確な例です。 主要なハードウェアサブシステム サブシステム エッジコンピューティングのためのDTUにおける機能 メインプロセッサ 通信スタック全体を処理し、プロトコルやエッジロジックルールを解釈します。 セルラー通信モジュール(4G、2Gフォールバック) 広域ネットワーク間のリモート展開を可能にします。 産業用シリアルインターフェース(RS232 / RS485) PLC、エネルギーメーター、センサー、産業用機器との接続を容易にします。 GNSSモジュール(オプション) モバイル資産やフィールドノードの位置タグ付けを提供します。 電源管理ユニット ワイドDC入力(通常9〜36V DC)に対応し、電源の連続性のためにオプションのバックアップバッテリーもサポートします。 ローカル無線インターフェース(Bluetooth) モバイルデバイスを通じて、現場での設定や診断、保守が可能です。 現場信頼性を向上させる工学的特性 エッジコンピューティング向けによく設計されたDTUには、通常、多数の現場信頼性向上が組み込まれています。 ・マルチインターフェース同時処理:RS232とRS485の両方が存在するため、混合デバイスプロトコルにはコンバータが不要です ・電源連続設計:拡張されたバッテリーサポート設計により、電源がなければ問題もありません ・グローバルセルラー互換性:DesignはマルチバンドLTE(FDD/TDD)、WCDMA、GSM/EDGEをサポートし、地域別設計の再利用性をスワップによるものにします •産業用グレードの保護:設計により、逆極性、サージ、過電圧、過電流保護を通じて配線の場力による故障を保護します。 ...

プロトコルコンバーターとは何ですか? ここでTesproは「プロトコルコンバーターとは何か?」という問いに答えます。「プロトコルコンバータ」とは、通常、プロトコル変換に特化した産業用通信ゲートウェイ機器を指します。その主な機能は、異なる通信プロトコル間でデータ形式を変換・変換することです。現代の産業用制御システムでは、PLC、DCS、センサー、計測機器、その他の機器が異なるメーカーの通信プロトコルを多く使用しており、Modbus RTUを使用するものもあればBACnetを用いるもの、さらにOPC UA規格を採用しているものもあります。これらのデバイスは、異なる言語を話す人々のようなもので、直接コミュニケーションが取れません。プロトコルコンバータの役割は、あるプロトコルのデータフォーマットを別のプロトコルで認識可能な形式に変換し、異種ネットワーク間のデータ伝送障壁を打ち破ることです。 プロトコルコンバータの主な特徴と応用シナリオ ここでは、Tesproがプロトコルコンバータの主な特徴と応用シナリオを説明します。一般的に、業界のプロトコルコンバーターには、プロトコル変換、データフィルタリングやキャッシュ、フォーマット処理などのコア機能が搭載されています。シリアルポート(RS-232/485)、イーサネット、フィールドバス(CAN、Profibusなど)など、さまざまな物理インターフェースをサポートし、異なる物理層やプロトコル層間での双方向データマッピングを可能にします。単一のプロトコルコンバータで、異なるメーカーのデバイス間の互換性のなさ、同一メーカーの異なるモデル間の互換性のなさ、新旧システムのインターフェースの困難、PLCやSCADAなど異なる種類の機器が連携できない問題を解決できます。 プロトコルコンバータの典型的な応用シナリオには、産業用オートメーションの生産ラインのアップグレードや改修、ビルオートメーションシステム(IBMS)への機器統合、電力データ通信プロトコル変換、リモートWANアクセス、IoTデータ収集およびクラウドアップロードなどがあります。E1回線とイーサネット、ModbusとProfinet、またはCANバスとシリアルポート間、プロトコルコンバータは不可欠なブリッジとして機能します。 プロトコルコンバーターの一般的な機能特徴 Tesproのプロトコルコンバータを例に挙げると、標準的なプロトコルコンバータは通常、包括的なプロトコル解析エンジン、アドレスマッピングテーブル、データフォーマットコンバータ、定期的なポーリング取得機構を備えています。Modbus RTU/TCP、BACnet IP/MSTP、OPC UAなど数十の標準および独自プロトコルをサポートし、オープンな構成インターフェースを提供します。ノースバウンド接続はMQTT、TCP、UDPなどのプロトコルをサポートし、エンタープライズクラウドプラットフォームやSCADAシステムとのシームレスな統合を可能にします。 TESPRO TC-100プロトコルコンバータのコアな利点 そのTESPRO TC-100プロトコルコンバーターは、スマートパワーおよびエネルギー機器の分野で約20年にわたる専門知識を持つブランドTESPROが立ち上げ、プロトコル変換分野で以下の優れた利点を提供します。 概要 レガシー生産ラインのアップグレード、新しいネットワーク構築、複数システム間の相互運用性課題の解決など、TESPRO TC-100プロトコルコンバータープロトコル変換からクラウド統合まで、単一のデバイスで完全なソリューションを提供します。既存の資産投資を保護し、オープンで標準化された最新のインテリジェントシステムの構築を支援します。詳細な技術文書や選考サポートについては、TESPROブランドチームまでお問い合わせください。