Bộ định tuyến công nghiệp là bộ định tuyến được thiết kế cho các môi trường khắc nghiệt. Nó lý tưởng cho nhiều ứng dụng bao gồm: Giám sát từ xa, tự động hóa công nghiệp, tự động hóa tòa nhà, quản lý đội xe và giám sát môi trường…

Đối với kết nối internet, các công nghệ truy cập khác nhau như Fiber, ADSL, WiFi, 4G và 5G được sử dụng. Các bộ định tuyến công nghiệp kết nối các mạng khác nhau qua Ethernet bên trong sản xuất. Do được triển khai trong các ứng dụng đa dạng nhất và trong các điều kiện khắc nghiệt, một số tiêu chí cần được xem xét khi lựa chọn thiết bị định tuyến cho ứng dụng cụ thể có trong nội dung chia sẻ dưới đây.

Tiêu chí 1: Điều kiện môi trường

Các bộ định tuyến công nghiệp thường được lắp đặt trong các môi trường khắc nghiệt như nhà máy, trạm biến áp thứ cấp, tài sản từ xa, tàu hỏa, xe buýt và nhiều nơi khác… Để đảm bảo rằng bộ định tuyến hoạt động đáng tin cậy, chúng cần đáp ứng các tiêu chí khác nhau:

Nhiệt độ rộng

Vì các vị trí xa thường không được kiểm soát nhiệt độ ổn định, các bộ định tuyến công nghiệp cần phải chịu được nhiệt độ khắc nghiệt thường từ -25°C hoặc thậm chí 40°C đến +70 hoặc 75°C và dao động nhiệt độ rộng. Các bộ phận chuyển động như quạt hoặc ổ cứng, khiến việc tản nhiệt trở nên khó khăn hơn.

Chống xâm nhập

Để chống lại bụi, router công nghiệp cần có biện pháp bảo vệ chống nước. Ở đây bạn tìm thấy bảo vệ chống xâm nhập từ IP54 đến IP69k. Các mức EMC là viết tắt của khả năng tương thích điện từ và mô tả khả năng hoạt động tốt của thiết bị điện trong môi trường điện từ của chúng bằng cách hạn chế việc tiếp nhận và lan truyền năng lượng không chủ ý có thể gây ra các hiệu ứng như nhiễu điện từ (EMI) hoặc làm hỏng thiết bị. Tùy thuộc vào ứng dụng và ngành, các yêu cầu đối với giới hạn là khắc nghiệt và được mô tả trong các tiêu chuẩn công nghiệp như EN 50155, IEC 61850-3 và IEEE 1613.

Rung động

Trong môi trường công nghiệp, bạn sẽ thấy yêu cầu rằng bộ định tuyến phải chịu được rung động không thể thiếu. Tùy thuộc vào yêu cầu mà bạn cần có các đầu nối, giá gắn đặc biệt và thiết kế vỏ ngoài chắc chắn. Đầu nối Ethernet có thể là M12 và đầu nối ăng ten cho WiFi và 4G / 5G có thể là SMA, TNC hoặc N.

Tiêu chí 2: Yếu tố hình thức, khung và giá treo

Trong môi trường công nghiệp, các bộ định tuyến thường được gắn bên trong tủ điều khiển với không gian hạn chế, nên bộ định tuyến thiết kế nhỏ gọn là lựa chọn ưu tiên. Trong nhiều trường hợp, bạn thấy yêu cầu đối với việc gắn DIN-Rail hoặc gắn Wall-mount. Việc lắp đặt cũng phải chịu được rung động. Các đầu nối cho các giao diện phải ở mặt trước và mặt trên. Đôi khi ở phía dưới, vỏ của các bộ định tuyến nên được làm từ kim loại, ví dụ như nhôm để tản nhiệt tốt hơn.

Bộ định tuyến gắn DIN-Rail

Bộ định tuyến công nghiệp có gắn DIN-Rail là phổ biến nhất. Giá đỡ tiêu chuẩn cho tủ điều khiển và thiết kế nhỏ gọn rất quan trọng đối với nhiều ứng dụng.

Bộ định tuyến gắn Wall-mount

Đặc biệt là trong các ứng dụng có nhiều rung động như xe cộ và máy móc, việc gắn Wall-mount bằng vít là đáng tin cậy nhất.

Vỏ kim loại

Vỏ kim loại có thể bảo vệ bo mạch bộ định tuyến khỏi nhiễu điện từ (EMI) và có thể chịu được tác động bên ngoài. Nhôm là phù hợp nhất để tránh bị ăn mòn.

Tiêu chí 3: Yêu cầu về thông lượng

Trong các ứng dụng thương mại, thông lượng của bộ định tuyến và tường lửa thường rất quan trọng và tăng gấp đôi trong vài năm. Trong nhiều ứng dụng công nghiệp, bộ định tuyến không cần thông lượng cao, độ tin cậy và tính khả dụng của kết nối là quan trọng hơn. Thông thường, bạn cần gửi dữ liệu cảm biến hoặc lệnh điều khiển từ xa đến thiết bị được kết nối với bộ định tuyến. Điều này không yêu cầu nhiều băng thông nhưng luôn cần có kết nối đáng tin cậy.

Tiêu chí 4: Hỗ trợ công nghệ không dây

Trong kỹ nguyên công nghệ 4.0, công nghệ không dây cũng phát triển nhanh trong môi trường công nghiệp. Bạn có thể tìm thấy các bộ định tuyến không dây công nghiệp có hỗ trợ WiFi, 4G và 5G. Khác với các ứng dụng doanh nghiệp, thông lượng của công nghệ mới nhất không phải là động lực chính mà là các yếu tố khác như tính khả dụng và độ trễ.

Bộ định tuyến công nghiệp với WiFi

WiFi có sẵn ở 2,4 GHz và 5 GHz và phù hợp nhất để kết nối với mạng không dây cục bộ. Điều này thường có sẵn ở các bên sản xuất lớn hơn và dễ sử dụng.

Bộ định tuyến 4G công nghiệp

Bộ định tuyến công nghiệp 4G rất phổ biến. Ưu điểm là bạn có thể sử dụng một mạng công cộng phổ biến rộng rãi và bạn không phải tự mình xây dựng cơ sở hạ tầng. Ngoài ra, những thay đổi trong kiến ​​trúc WiFi hoặc LAN/WAN của các mạng không ảnh hưởng đến việc truy cập từ xa của bạn. 4G có sẵn trong các công nghệ khác nhau. Đối với các ứng dụng công nghiệp, bạn thường không tìm kiếm công nghệ mới nhất mà tìm kiếm một công nghệ đáng tin cậy. Đối với các ứng dụng không cần nhiều thông lượng, bạn có thể sử dụng LTE Cat. M1/M2, LTE Cat.1 hoặc LTE Cat. 3/4. Để có thông lượng lớn hơn, bạn có thể chọn LTE Cat.6 nhưng bạn nên đảm bảo rằng bộ định tuyến công nghiệp của bạn có đủ sức mạnh tính toán để hỗ trợ thông lượng trên mặt phẳng dữ liệu, đặc biệt nếu bạn sử dụng mã hóa như VPN.

Bộ định tuyến 5G công nghiệp

5G là một nhóm công nghệ mang lại rất nhiều lợi thế nhưng đối với các ứng dụng hoạt động tốt với 4G thì 5G không phải là giải pháp phù hợp.

Tiêu chí 5: Sự tuân thủ cụ thể của ngành

Các ngành công nghiệp khác nhau cần sự tuân thủ khác nhau đối với bộ định tuyến công nghiệp, bao gồm ví dụ EN 50155 và EN 50121-3-2 cho Đường sắt, ECE R10 cho ô tô, xe buýt, IEC 61850-3 và IEEE 1613 cho trạm biến áp, ATEX và IEC để sử dụng trong các khu vực nguy hiểm và ABS hoặc DNV GL cho các ứng dụng hàng hải & ngoài khơi. Tùy thuộc vào ngành công nghiệp, bạn cũng tìm thấy các yêu cầu về khả năng chịu rung động, dao động nhiệt độ, bảo vệ chống xâm nhập, chống cháy, bảo mật CNTT và nhiều hơn nữa. Trong nhiều trường hợp bạn cần thiết kế thiết bị để đáp ứng các tiêu chuẩn và một chứng nhận sau đó là không thể và yêu cầu thiết kế lại.

Tiêu chí 6: Hỗ trợ lâu dài

Các bộ định tuyến thương mại và doanh nghiệp luôn thay đổi hàng năm. Đối với các ứng dụng công nghiệp, bạn thường có yêu cầu về tính khả dụng và hỗ trợ lâu dài, có thể 10 đến 15 năm. Nếu bạn đã thiết kế một thiết bị trong một máy móc hiện có mà không muốn thay đổi và bạn cần phụ tùng thay thế trong nhiều năm. Do đó, các bộ định tuyến công nghiệp cũng sử dụng các thành phần và phần mềm có sẵn lâu dài. Thường thì các thành phần thương mại có công nghệ mới nhất nhưng chỉ khả dụng trong thời gian ngắn.

Tiêu chí 7: Quản lý trung tâm

Nếu bạn đang sử dụng bộ định tuyến công nghiệp, bạn thường có một nhóm lớn thiết bị tại hiện trường. Do đó, bạn cần đảm bảo rằng bạn có máy chủ trung tâm hoặc phần mềm dựa trên đám mây hỗ trợ bạn triển khai, cập nhật và nâng cấp và cấu hình các thiết bị. Bởi vì nhiều bộ định tuyến công nghiệp, đặc biệt là bộ định tuyến 4G và 5G, không có quyền truy cập internet. Phần mềm quản lý bộ định tuyến trung tâm phải có sẵn dưới dạng cài đặt tại chỗ. Trong nhiều trường hợp, phần mềm quản lý trung tâm quan trọng hơn bản thân thiết bị. Trong khi chọn bộ định tuyến, hãy đảm bảo có sẵn phần mềm quản lý với các chức năng sau:

• Cài đặt và cấp phép tại chỗ

• Giao tiếp an toàn giữa bộ định tuyến công nghiệp và máy chủ quản lý với TLS1.2 trở lên

• Hỗ trợ giám sát thiết bị cơ bản

• Phương pháp dựa trên mẫu cho phần firmware và cấu hình

• Cập nhật hàng loạt thiết bị

Tiêu chí 8: Hỗ trợ giao thức kế thừa

Trong nhiều ứng dụng công nghiệp, bạn không chỉ có các thiết bị dựa trên Ethernet được kết nối thông qua bộ định tuyến công nghiệp với một mạng khác hoặc internet. Bạn vẫn tìm thấy nhiều ứng dụng cũ yêu cầu giao diện nối tiếp như RS-232, RS-422 hoặc RS-485. Cần có các giao diện nối tiếp để truyền dữ liệu nối tiếp qua IP một cách minh bạch. Trong nhiều ứng dụng, bạn cũng có yêu cầu chuyển đổi giao thức nối tiếp kế thừa như Modbus RTU sang phiên bản dựa trên IP Modbus TCP. Các ví dụ khác là chuyển đổi từ IEC 60870-5- 101 (dựa trên serial) sang 104 (dựa trên IP). Bạn cũng nhận thấy yêu cầu mà bạn cần chuyển đổi từ các giao thức công nghiệp khác nhau phức tạp hơn. Một ví dụ là chuyển đổi từ giao thức nối tiếp Modbus RTU sang giao thức dựa trên IP IEC 60870-5-104. Đối với giao thức nối tiếp tích hợp đám mây cần được chuyển đổi sang MQTT hoặc AMQP.

Tiêu chí 9: Nguồn điện

Trong tủ điều khiển, trạm biến áp thứ cấp và các phương tiện, bạn thường tìm thấy nguồn điện một chiều, do đó, bộ định tuyến công nghiệp cũng phải hỗ trợ trực tiếp điều đó. Có nhiều loại điện áp DC khác nhau trong lĩnh vực này. Phổ biến nhất là 24 V DC cho các bộ định tuyến công nghiệp (bộ định tuyến công nghiệp 24 V). Vì các ứng dụng rất khác nhau nên nguồn điện từ 12 V DC đến 48 V DC sẽ thích hợp hơn. Một số ứng dụng cũng yêu cầu 60 V DC, 110 V DC hoặc 220 V DC. Trong nhiều ứng dụng, nguồn điện cung cấp không ổn định do đó cũng có thể xảy ra trong quá trình sụt giảm điện áp và đạt đỉnh, yêu cầu hoạt động không bị gián đoạn. Điều này thường xảy ra khi tắt và mở động cơ. Bộ định tuyến công nghiệp cũng nên có một khối đầu cuối để kết nối nguồn điện. Điều này có thể được cố định bằng vít. Đồng thời đảm bảo rằng nguồn điện được bảo vệ chống phân cực ngược.

Tiêu chí 10: Chạy các ứng dụng bổ sung trong vùng chứa

Bộ định tuyến được tạo ra để cung cấp chức năng mạng Lớp-3 và định tuyến lưu lượng giữa các mạng. Trong nhiều ứng dụng công nghiệp, bạn cũng cần thêm chức năng, do đó, các bộ định tuyến công nghiệp cũng có yêu cầu thêm các ứng dụng (app) bổ sung. Điều này cho phép bạn thêm một phần mềm để làm một việc cụ thể. Một trong những ví dụ phổ biến nhất là thu thập dữ liệu. Bên cạnh việc định tuyến, thiết bị có thể ví dụ như thăm dò được đăng ký từ một PLC được kết nối và chuyển đổi chúng từ kiểu dữ liệu OT sang kiểu dữ liệu CNTT. Bộ định tuyến công nghiệp với thời gian chạy bộ chứa tích hợp cho phép bạn lưu trữ các ứng dụng cụ thể cho ngành của bạn. Bên cạnh việc thu thập dữ liệu, bạn có thể có các ứng dụng xử lý trước dữ liệu, điều khiển máy hoặc thay đổi hành vi mạng của thiết bị mà không cần thêm phần cứng mới bên cạnh. Một bộ định tuyến có thời gian chạy vùng chứa, ví dụ như bộ chứa docker của máy chủ lưu trữ sẽ trở thành một máy tính biên có khả năng định tuyến.

Tiêu chí 11: Tích hợp đám mây

Tích hợp đám mây là một trong những công nghệ chính cho quá trình chuyển đổi kỹ thuật số. Đặc biệt là trong các ứng dụng IoT (IIoT) công nghiệp để không chỉ có kết nối với internet mà còn có thể tích hợp vào môi trường đám mây. Hai Cloud lớn nhất dành cho các ứng dụng công nghiệp là Azure của Microsoft và AWS của Amazon. Một cách tiêu chuẩn hóa để tích hợp đám mây là hỗ trợ MQTT hoặc AMQT. Ví dụ, với MQTT, bạn có thể tích hợp trong Trung tâm IoT từ Azure. Gần đây cũng có thể tích hợp sâu hơn trong đám mây Azure và AWS. Điều này có thể được thực hiện thông qua các thời gian chạy đặc biệt. Các thời gian chạy này có thể chạy như một lớp bổ sung trên bộ định tuyến hoặc cổng công nghiệp. Ưu điểm là bạn có thể triển khai các ứng dụng và chức năng bổ sung từ hệ thống đám mây.

Tiêu chí 12: Tính khả dụng trên toàn cầu

Các bộ định tuyến công nghiệp thường được xuất khẩu sang các quốc gia và lục địa khác. Điều rất quan trọng là các thiết bị phải đáp ứng các yêu cầu đối với thị trường địa phương và cũng được chứng nhận để sử dụng ở đó. Ở Mỹ, bạn cần phải có FCC và nhiều khách hàng cũng yêu cầu UL. Ở Châu Âu, bạn cần tuân thủ CE và ở Trung Quốc, CCC là cần thiết. Ngoài ra còn có rất nhiều yêu cầu bổ sung đối với các khu vực khác trên thế giới. Nếu bạn đang sử dụng công nghệ không dây như 4G, 5G hoặc WiFi trong bộ định tuyến công nghiệp của mình, bạn cũng cần quan tâm đến các chứng nhận không dây của địa phương. Đặc biệt đối với 4G và 5G, bạn cần phải hỗ trợ băng tần. 4G và 5G có sẵn ở hơn 70 băng tần khác nhau được sử dụng ở các khu vực khác nhau trên thế giới. Các băng tần xác định sự kết hợp của tần số và công nghệ được sử dụng. Hầu hết các bộ định tuyến 4G và bộ định tuyến 5G chỉ hỗ trợ ít hơn 10 băng tần khác nhau. Nhiều nhà cung cấp ở Hoa Kỳ cũng yêu cầu các chứng nhận bổ sung của nhà cung cấp để đảm bảo rằng các thiết bị hoạt động tốt trong mạng kết nối. Bằng cách chọn một bộ định tuyến công nghiệp, hãy đảm bảo rằng bạn luôn tính đến điểm này.

Tiêu chí 13: Ăng-ten phù hợp cho bộ định tuyến không dây

Trong các ứng dụng công nghiệp, vùng phủ sóng 4G và 5G thường không hoàn hảo. Lý do là các khu vực công nghiệp thường ở những vị trí hẻo lánh hoặc bị che chắn bởi tường thép và bê tông. Việc gắn ăng-ten bên ngoài thường rất tốn kém. Vùng phủ sóng tốt nhất ở các vị trí xa thường ở các dải tần thấp hơn như 700 MHz, 800 MHz, 900 MHz và 1800 MHz. Đảm bảo rằng ăng-ten hoạt động rất tốt ở các dải tần thấp hơn. Mua một ăng-ten giá rẻ cho bộ định tuyến công nghiệp của bạn có thể tiêu tốn cả đống tiền sau đó. Quan trọng hơn cả là ăng-ten được đam bảo lắp đúng cách để thu sóng tốt nhất. Cũng lưu ý rằng, chất lượng, chiều dài và đặc điểm của cáp ăng-ten có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của bộ định tuyến di động công nghiệp của bạn. Ngoài ra, ăng-ten 4G và 5G và cáp ăng-ten phải chống lại các điều kiện môi trường khắc nghiệt và giữ hiệu suất của chúng theo thời gian.

Trên đây là những điểm cần lưu ý nhất khi bạn có kế hoạch mua bộ định tuyến công nghiệp đưa vào triển khai trong dự án. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, hãy trao đổi và cho chúng tôi biết mong muốn của bạn là gì nhé!