2022工業(yè)網(wǎng)關技術標準 第1部分：通用技術要求

PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANII2022工業(yè)網(wǎng)關第1部分：通用技術要求目 次前言 II1范圍 12規(guī)性用件 13術與義 14縮語 25概述 26功要求 37性要求 48安要求 59接要求 6參考獻 7 PAGEPAGE1工業(yè)網(wǎng)關第1部分通用技術要求范圍下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。ISO/IEC/IEEE8802-3:2021求.第3(Telecommunicationsandexchangebetweeninformationtechnologysystems—Requirementsforlocalandmetropolitanareanetworks—Part3:StandardforEthernet)下列術語與定義適用于本文件。3.1南向接口southboundinterface（。[來源：GB/T30269.901-2016，3.3，有修改]3.2北向接口northboundinterface（。[來源：GB/T30269.901-2016，3.2，有修改]3.3點容量nodecapacity工業(yè)網(wǎng)關一個采集周期內(nèi)能夠容納的最大有效采集點/計算點的總數(shù)目，代表工業(yè)網(wǎng)關的數(shù)據(jù)采集性能。3.4丟包率packetlossrate在穩(wěn)定的數(shù)據(jù)發(fā)包速率下，網(wǎng)關丟失的數(shù)據(jù)包數(shù)量占所發(fā)送的應轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的比率。3.5誤包率packeterrorrate在穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸速率下，網(wǎng)關傳輸?shù)腻e誤數(shù)據(jù)包數(shù)量占所傳輸?shù)目倲?shù)據(jù)包的比率。3.6可靠性reliability衡量一個設備或系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時段內(nèi)完成預定功能的尺度，是一個基于故障數(shù)據(jù)和運行時限的概率值。3.7可用性availability在任意給定時刻系統(tǒng)或設備完成其所要求功能能力的特性，是一個概率值。3.8可維修性maintainability一個系統(tǒng)或設備在給定的使用條件下，當檢測到故障后，能恢復到完全工作狀態(tài)的能力；同時也是指正常工作時，能加以維護的能力。3.9平均無故障工作時間meantimebetweenfailures可修復產(chǎn)品在相鄰兩次故障之間工作時間的數(shù)學期望值。3.10平均修復時間meantimetorepair設備出現(xiàn)故障后到修復正常工作時平均所需要的時間。下列縮略語適用于本文件。CA：計算能力（CalculateAbility）DCS（DistributedControlSystem）MES（ManufacturingExecutionSystem）ERP：企業(yè)資源計劃管理系統(tǒng)（EnterpriseResourcePlanning）MTBF：平均無故障工作時間（MeanTimeBetweenFailures）MTTR：平均修復時間（MeanTimeToRepair）PLC：可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController)NC：點容量（NodeCapacity）概述MESERPPLC工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、MES、ERP…工業(yè)以太網(wǎng)機器人網(wǎng)關DCS機器人網(wǎng)關DCS網(wǎng)關數(shù)控網(wǎng)關PLC/傳感器網(wǎng)關安全設備工業(yè)以太網(wǎng)/工業(yè)總線…………工業(yè)機器人……工業(yè)機器人DCS控制系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)和機床PLC設備/傳感器1按照采集對象不同，工業(yè)網(wǎng)關可分為PLC/DCSMESERP工業(yè)網(wǎng)關應支持多種接口、多種采集協(xié)議與工業(yè)現(xiàn)場設備互聯(lián)，傳送設備命令、獲取設備狀態(tài)和設備數(shù)據(jù)。工業(yè)網(wǎng)關數(shù)據(jù)采集應按照建立通道、連接設備的自然思維方式進行設計，應是真實現(xiàn)場進行數(shù)據(jù)采集的模型映射，使數(shù)據(jù)采集更容易理解和接收。工業(yè)網(wǎng)關按照采集協(xié)議獲取到工業(yè)現(xiàn)場設備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)后，應能夠把各種不同格式標準的數(shù)據(jù)解析后進行統(tǒng)一封裝，確保將不同感知網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)變成統(tǒng)一格式的標準化數(shù)據(jù)。工業(yè)網(wǎng)關宜支持邊緣計算功能，能夠?qū)Σ杉臄?shù)據(jù)根據(jù)規(guī)則策略進行數(shù)據(jù)的過濾、轉(zhuǎn)換、篩選、計算及異常處理，去除冗余無用的數(shù)據(jù)，存儲經(jīng)過篩選過的有價值的數(shù)據(jù)，響應智能控制決策。工業(yè)網(wǎng)關應能實現(xiàn)底層工業(yè)現(xiàn)場設備和上層業(yè)務應用系統(tǒng)之間的通信連接，并能可靠地傳輸數(shù)據(jù)。TobusTCP，OPCUA以及OpenAPI對于可接受遠程控制的工業(yè)現(xiàn)場設備，工業(yè)網(wǎng)關宜具備接收并解析上層業(yè)務應用系統(tǒng)發(fā)送的控制命令，并能夠?qū)⒖刂泼钕掳l(fā)到相應的工業(yè)現(xiàn)場設備的功能。工業(yè)網(wǎng)關宜具備在網(wǎng)絡故障、設備故障或告警、數(shù)據(jù)超限等異常情況下的報警功能或預警功能，同時宜具備報警追溯功能。工業(yè)網(wǎng)關應具備在網(wǎng)絡離線時緩存數(shù)據(jù)的功能，同時應能夠設置緩存占用存儲空間百分比或條數(shù)，當緩存容量超過設置時按規(guī)則進行處理，并在恢復網(wǎng)絡后能夠?qū)⒕彺鏀?shù)據(jù)上傳到上層業(yè)務應用系統(tǒng)。（工業(yè)網(wǎng)關宜支持日志管理功能，包括網(wǎng)關登錄、管理配置、外部攻擊、報警信息、采集通道運行狀態(tài)、轉(zhuǎn)發(fā)通道運行狀態(tài)、邊緣計算運行狀態(tài)等。工業(yè)網(wǎng)關宜具備對已配置的信息進行數(shù)據(jù)預覽的功能，以及對配置的采集、計算、轉(zhuǎn)發(fā)等運行情況及主要資源使用和占用情況進行查看的功能。（MTBF）500000h，99.95%（MTTR）6h。工業(yè)網(wǎng)關的數(shù)據(jù)采集速率、采集轉(zhuǎn)發(fā)周期、并發(fā)接入、數(shù)據(jù)融合、協(xié)議數(shù)量、緩存容量、點容量等指標應能滿足實際應用場景需要，保證數(shù)據(jù)能穩(wěn)定的采集、處理、轉(zhuǎn)發(fā)，支撐上層業(yè)務應用系統(tǒng)的正常運行。其中，工業(yè)網(wǎng)關的點容量分級見表1，一般應滿足C2級別。1數(shù)據(jù)采集性能等級點容量NCC10<NC≤100C2100<NC≤1000C31000<NC≤5000C45000<NC≤10000C5NC＞10000工業(yè)網(wǎng)關應能保證實際應用場景下確保數(shù)據(jù)傳輸過程中數(shù)據(jù)丟包率和誤包率滿足允許誤差范圍的要求，并具備一定的通訊容錯能力，保證工業(yè)網(wǎng)關長時間運行的穩(wěn)定性。邊緣計算是用網(wǎng)絡邊緣對數(shù)據(jù)進行處理，減少時延，從而實現(xiàn)實時和高效的數(shù)據(jù)處理，以達到對云計算的有力補充。邊緣計算提供了在設備端進行實時數(shù)據(jù)采集、計算、分析和智能控制的功能。工業(yè)網(wǎng)關邊緣計算性能分級如表2所示。工業(yè)網(wǎng)關邊緣計算性能宜達到E1級別。2邊緣計算性能分級計算能力(CA)E1CA=單點數(shù)據(jù)處理E2CA=多點高級運算E3CA=模型實時控制注：絕對值，量程轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)過濾，數(shù)據(jù)死區(qū)變化等。LuaJavaScriptPython集的數(shù)據(jù)進行模型實時計算，并將計算結果輸出到控制設備。工業(yè)網(wǎng)關的數(shù)據(jù)接口性能指標至少應符合ISO/IEC/IEEE8802-3:2021的規(guī)定。工業(yè)網(wǎng)關應滿足防火、防靜電、防水、防潮、防塵、防震動、抗干擾等工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境要求，例如滿足工作溫度-20℃-60℃，防護等級達到IP20，相對濕度90%等。MAC工業(yè)網(wǎng)關宜支持對數(shù)據(jù)的加解密功能，包括傳輸過程中的加解密和存儲時的加解密等。工業(yè)網(wǎng)關應對用戶訪問進行控制，能控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的本地或遠程訪問，對于支持遠程配置的工業(yè)網(wǎng)關應提供相應安全措施，例如控制訪問權限、增加現(xiàn)場確認、增設物理開關等手段。工業(yè)網(wǎng)關的用戶應有唯一標識，至少支持通過用戶名和密碼進行身份鑒別。采用用戶名和密碼認證的密碼長度應不少于8個ASCII字符，并且由數(shù)字、字符和特殊符號組成。