基於支持多種協議的Ruff-1294工業智能網關設計

工業物聯網的核心是數字化，讓所有設備聯網，而聯網之後的數據採集和傳輸是當前最重要也是最困難的環節，一方面，工業控制網路本身就存在多種複雜性的協議、介面等；

另一方面，隨著工業物聯網的快速發展，對於網關的要求已經不再局限於數據採集和傳輸，如何對控制器裏海量的數據進行本地計算處理及本地動作執行，從而打通下游終端數據的進一步挖掘和分析，將是傳統工業網關向智能網關的迭代重心。

1、Ruff-1294系統概述

Ruff-1294是上海南潮信息科技有限公司（Ruff）基於TI公司TM4C129X系列ARM微處理器的工業控制主板，處理器內核為Cortex-M4F架構。

在硬體資源方面，目前Ruff-1294的硬體結構如下：

處理器為TI公司 TM4C1294NCPDT微處理器，工作頻率120MHz；

晶元內置256Kbyte的 SRAM，1MByte的用戶可編程 Flash；

板載基於SPI介面的256Mbit的 可編程 Flash；

板載64Kbit的基於I2C介面的eeprom；

1 路 10/100M 乙太網通信介面；

1 路 USB HOST 通信介面；

1 路 CAN-Bus 通信介面；

4 路 RS-485 通信介面；

16×GPI；

2路模擬信號量採集；

8 路 PWM信號輸出；

外置獨立看門狗定時器；

兩個用戶可編程狀態指示led燈；

1個用戶可編程狀態指示蜂鳴器；

6個軟體不可編程無線通信狀態指示led燈；

2 路 Wifi通信介面；

2路 Zigbee通信介面；

2路GPRS通信介面；

2、Ruff-1294能提供什麼？

一般來說，工業網關需要具備對自動化系統通信協議的解析能力，目前市面上的大多數網關都以通信協議透傳為主；

而Ruff-1294目前支持多種工業通信介面、多種通信協議、多種上下行鏈路以及多協議互轉/橋接，同時也支持區域設備自組網。

在工業硬體介面方面，支持RS-485、RS-422、RS-232、CAN、Ethernet、DIN/DOUT、AIN、PWM等，常用協議包括Modbus-RTU、Modbus-ASCII、Modbus-TCP、CAN 2.0 a/b、Ethernet／IP、Device Net、OPC、Profibus-DP、ProfiNet，同時也支持定製私有協議的要求。

此外，在上下行鏈路方面，目前Ruff-1294智能網關支持Wi-Fi、工業 Ethernet、GPRS、Zigbee、BLE、RS-485、CAN等多種網路鏈路，能滿足目前所有網關接入需求。

總的來說，Ruff-1294具備對上（IT系統）的協議對接能力，對上的通訊能力，同時具備對上和對下私有協議二次開發能力，除此之外，Ruff-1294智能網關還具備數據緩存，本地計算（霧計算/邊緣計算）的能力，讓網關不再只局限於數據的採集和傳輸功能，而是上升為更為智能的工業網關。

3、Ruff-1294應用場景

目前，Ruff-1294已經應用在各個領域，包括工業製造業、能源光伏以及智慧農業領域，強大的數據採集傳輸與處理能力，讓物聯網的技術能更好的在各個行業運用，以下為Ruff-1294的實際場景運用案例：

工業製造業

由 Ruff 開發的工業物聯網應用產品 Ruff Plant Insight（中文名：設備寶）就是基於 Ruff-1294智能網關的工業製造監控系統，它可以通過對工廠設備的數據採集及傳輸，實時顯示設備的運行狀態、工藝參數、能耗、生產統計、意外停機、故障預警等運行狀態數據，數據通過網關的本地信息採集能力、處理能力以及動作執行能力，讓管理者可以遠程監測工廠設備的一切狀態數據，從而提高設備的綜合效率及生產效率，適用於各個領域的工廠設備；

能源光伏

在光伏領域，Ruff主要為分布式光伏屋頂提供採集和監控，也是基於Ruff-1294智能網關實現，主要檢測電池板的實時功率、發電量、故障數據、電站運行狀態、日月年累計統計、電站收益、地方補貼數據等等，讓電站管理者可以實時管理各個屋頂的電站運行情況，從而保障投資者的收益及電站的運行穩定，在這個案例中，Ruff-1294智能網關通過採集逆變器上的數據，進行實時處理與傳輸，從而上傳到雲端進行使用，為能源領域帶來更多的商業化收益。

3、智慧農業

除了在工業製造業及能源領域的運用，Ruff-1294也在農業領域得到了運用，通過物聯網的聯網技術，做到農作物、農業生產工具、人三者聯網，將農田作物的生產環境數據、農作物本身的數據進行記錄分析，及時反饋給人，從而引導人做出快速的遠程決策，也可以由系統自動做出決策並及時處理，例如澆灌、除蟲等等。此外，對於一些生長種植難度比較高的農作物，則可以利用專家數據進行提前錄入，從而指導人進行更加科學化的管理種植，達到生長最佳狀態。

未來，網關將會承載更多的職責，除了穩定的採集數據，串聯信息化與自動化的橋樑作用，智能網關將會與雲端、大數據產生更多的關聯與交互，從而推動物聯網的更快更智能化發展。

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