À l'heure où les vagues de la numérisation et de l'intelligence déferlent sur le monde, les dispositifs de communication en réseau sont devenus des supports cruciaux pour le fonctionnement stable de diverses industries. En tant que dispositif central dans l'environnement du réseau industriel, les routeurs industriels sont très différents des routeurs domestiques ordinaires en termes de fonctions et de scénarios d'application. Cela signifie également qu'ils doivent répondre à des exigences matérielles plus strictes. Comprendre les conditions matérielles des routeurs industriels et leurs différences par rapport aux routeurs domestiques nous aide à mieux comprendre la particularité et l'importance de la communication dans les réseaux industriels.

Les routeurs industriels doivent traiter une grande quantité de données industrielles complexes. Qu'il s'agisse de données en temps réel collectées par des capteurs ou de la transmission de commandes de contrôle entre des appareils, la puissance de calcul du routeur est soumise à des exigences extrêmement élevées. C'est pourquoi les routeurs industriels sont généralement équipés de processeurs multicœurs très performants, dont les capacités de traitement dépassent de loin celles des routeurs domestiques ordinaires. Par exemple, la fréquence principale des processeurs utilisés dans certains routeurs industriels peut atteindre plus de 1 GHz, voire plus, et ils disposent de plusieurs cœurs de traitement. Cela leur permet de gérer plusieurs tâches simultanément, d'assurer une transmission et un traitement rapides des données et d'éviter la congestion du réseau ou la perte de données en cas de charge de travail élevée. En revanche, les processeurs des routeurs domestiques ne doivent répondre qu'aux besoins de connexion au réseau et de transmission de données de base d'un petit nombre d'appareils à la maison. En général, leurs fréquences principales sont de l'ordre de quelques centaines de mégahertz et le nombre de cœurs est relativement faible.

Dans l'environnement industriel, la génération et la transmission de données sont continues et massives. Pour garantir un fonctionnement stable du routeur et stocker les informations de configuration nécessaires, les données d'enregistrement, etc., les routeurs industriels sont équipés d'une mémoire et d'un stockage de grande capacité. La capacité de mémoire des routeurs industriels courants peut atteindre 512 Mo, voire plus de 1 Go, et la capacité de la mémoire flash est également supérieure à 128 Mo. La mémoire de grande capacité garantit que lorsque le routeur traite plusieurs connexions simultanées et des données complexes, il y a suffisamment d'espace pour la mise en cache des données et le calcul, ce qui améliore l'efficacité du traitement des données. La mémoire flash plus importante peut stocker des fichiers de configuration et des journaux d'exploitation riches, ce qui est pratique pour la maintenance ultérieure de l'appareil, le diagnostic des pannes et l'analyse des données. La mémoire et la capacité de stockage des routeurs domestiques sont relativement faibles. La mémoire est généralement inférieure à 128 Mo et la capacité de la mémoire flash est généralement de l'ordre de quelques dizaines de Mo, principalement utilisée pour stocker les informations de configuration de base du réseau afin de répondre aux besoins quotidiens d'accès à l'internet à domicile.

Les routeurs industriels doivent s'adapter à divers environnements de réseaux industriels, c'est pourquoi ils sont équipés d'une variété d'interfaces réseau riches et puissantes. Outre les interfaces Ethernet courantes, ils peuvent également inclure des ports série tels que RS232 et RS485 pour répondre aux exigences de connexion des différents appareils industriels. Ces interfaces sont non seulement plus robustes en termes de spécifications physiques et peuvent résister à des opérations de branchement et de débranchement fréquentes dans les zones industrielles, mais elles sont également optimisées en termes de performances électriques, avec des capacités antiparasites renforcées pour garantir une transmission précise des données dans des environnements électromagnétiques complexes. Par exemple, les interfaces Ethernet industrielles prennent en charge la fonction PoE (Power over Ethernet) de la norme IEEE 802.3af/at, qui permet de transmettre à la fois des données et de l'énergie aux appareils connectés par l'intermédiaire de câbles réseau, ce qui simplifie le câblage et améliore la fiabilité du système. Les routeurs domestiques sont principalement équipés d'interfaces Ethernet, avec moins d'interfaces, et sont beaucoup moins résistants aux interférences et adaptables à l'environnement que les routeurs industriels.

L'environnement industriel est souvent rude, avec des variations de température importantes. Dans certains sites industriels des régions septentrionales, la température ambiante en hiver peut descendre jusqu'à - 40°C. Dans les environnements de travail à haute température, tels que les aciéries et les fonderies, la température peut atteindre 70°C, voire plus. Les routeurs industriels doivent avoir une excellente résistance aux températures élevées et basses et être capables de fonctionner de manière stable dans des conditions de température aussi extrêmes. Lors de la conception et de la fabrication des routeurs industriels, des composants spéciaux et des technologies de dissipation de la chaleur sont adoptés. Par exemple, des composants électroniques ayant une large plage de température de fonctionnement sont sélectionnés, et leur plage de température de fonctionnement peut aller de - 40°C à 85°C. Parallèlement, l'optimisation de la disposition du circuit imprimé, l'ajout de dissipateurs thermiques ou l'utilisation de ventilateurs de refroidissement, etc. permettent de dissiper rapidement la chaleur interne de l'appareil dans des environnements à haute température, tout en maintenant la température de fonctionnement normale. En revanche, la plage de température de fonctionnement des routeurs domestiques ordinaires est généralement comprise entre 0°C et 40°C, et ne convient qu'à l'environnement de température relativement stable à l'intérieur de la maison, sans pouvoir fonctionner normalement dans des environnements industriels.

Il existe de nombreux facteurs tels que la poussière, l'humidité et les vibrations dans le domaine industriel. Pour garantir le fonctionnement normal du routeur, les routeurs industriels ont généralement un niveau de protection élevé. Le niveau de protection des routeurs industriels courants peut être supérieur à IP30, et certains produits atteignent même IP67, ce qui permet de prévenir efficacement la poussière, l'eau et les vibrations. Le boîtier à haut niveau de protection utilise non seulement des matériaux durables tels que des boîtiers métalliques ou des plastiques techniques à haute résistance, mais il subit également un traitement structurel spécial pour garantir que l'appareil n'est pas affecté par des facteurs externes dans des environnements difficiles. En revanche, les routeurs domestiques ne doivent répondre qu'à des exigences de base en matière d'étanchéité à la poussière. Ils utilisent généralement des boîtiers en plastique avec un faible niveau de protection et ne peuvent pas s'adapter aux conditions environnementales complexes des sites industriels.

Afin de répondre aux exigences d'un fonctionnement stable à long terme dans des environnements difficiles, routeur industrielsont extrêmement stricts dans la sélection des composants. Qu'il s'agisse de composants électroniques tels que les puces, les résistances et les condensateurs ou de composants physiques tels que les boîtiers et les interfaces, nous utilisons des produits de haute qualité qui répondent aux normes industrielles. Ces composants ont fait l'objet d'une sélection et d'essais stricts et présentent une stabilité, une fiabilité et une adaptabilité environnementale accrues. Les routeurs domestiques, destinés à un usage domestique quotidien, ont des normes de qualité relativement faibles pour les composants, dans un souci de contrôle des coûts, et accordent plus d'attention au rapport coût-efficacité, et ne peuvent pas être comparés aux routeurs industriels en termes de durabilité et d'adaptabilité environnementale.

La conception structurelle des routeurs industriels tient pleinement compte des exigences d'installation et d'utilisation des sites industriels. Leur boîtier est plus robuste, avec une bonne résistance mécanique, capable de supporter un certain degré d'impact et de vibration. Les méthodes d'installation sont également plus diversifiées, prenant en charge plusieurs méthodes telles que le montage sur rail et le montage mural, ce qui permet une installation flexible dans les armoires de commande industrielles, les racks d'équipement et d'autres espaces. La conception structurelle des routeurs domestiques se concentre davantage sur l'esthétique, la compacité et la portabilité, et utilise généralement des méthodes de placement sur le bureau ou de simple accrochage au mur, qui conviennent mieux aux scénarios d'utilisation à l'intérieur de la maison.

Étant donné que les routeurs industriels fonctionnent sous de fortes charges pendant une longue période dans des environnements complexes et qu'ils génèrent beaucoup de chaleur, leur conception en matière de dissipation de la chaleur est cruciale. Outre les technologies spéciales de dissipation de la chaleur mentionnées ci-dessus, les routeurs industriels optimisent également la disposition de la carte de circuit imprimé et planifient rationnellement la position des composants afin de réduire l'accumulation de chaleur. Les routeurs domestiques, en raison de leur charge de travail relativement faible et de leur moindre production de chaleur, n'ont généralement besoin que d'une dissipation naturelle de la chaleur à travers les trous de dissipation de la chaleur sur le boîtier pour répondre aux exigences.

Les routeurs industriels disposent de fonctions de gestion de réseau riches et puissantes pour répondre aux exigences de gestion complexes des réseaux industriels. Ils prennent en charge de nombreux protocoles réseau tels que TCP/IP, UDP, HTTP, FTP, etc., ce qui permet l'interconnexion et la conversion des données entre différents réseaux. Parallèlement, les routeurs industriels disposent également de fonctions telles que la division VLAN (Virtual Local Area Network) et le contrôle QoS (Quality of Service), qui permettent une gestion fine du trafic réseau afin de garantir la transmission prioritaire des données clés. Par exemple, dans les lignes de production de l'automatisation industrielle, la fonction QoS peut assurer la transmission en temps réel des commandes de contrôle des appareils et éviter les interruptions de production causées par la congestion du réseau. En outre, les routeurs industriels prennent en charge les fonctions de gestion à distance. Le personnel d'exploitation et de maintenance peut configurer, surveiller et diagnostiquer les pannes des routeurs à distance via le réseau, ce qui améliore considérablement l'efficacité et la commodité de la maintenance des appareils. Bien que les routeurs domestiques disposent également de fonctions de gestion de réseau de base, ils sont beaucoup moins riches et professionnels que les routeurs industriels.

Les données des réseaux industriels contiennent des informations importantes telles que les processus de production et les secrets d'affaires, d'où l'importance de la sécurité des données. Les routeurs industriels sont équipés d'un ensemble complet de mécanismes de protection de la sécurité des données, notamment des fonctions de pare-feu, de transmission cryptée VPN (réseau privé virtuel), d'authentification des utilisateurs, etc. Le pare-feu peut filtrer et surveiller les données qui entrent et sortent du réseau afin d'empêcher les accès illégaux et les attaques du réseau. La transmission cryptée VPN peut garantir la sécurité de la transmission des données sur le réseau public et empêcher le vol ou la falsification des données. La fonction d'authentification des utilisateurs permet d'authentifier l'identité des utilisateurs qui accèdent au routeur et au réseau, et seuls les utilisateurs légitimes peuvent accéder au réseau. Bien que les routeurs domestiques disposent également de mesures de protection simples telles que la protection par mot de passe, il existe un écart important dans l'exhaustivité et le professionnalisme de la protection de la sécurité des données par rapport aux routeurs industriels.

Les routeurs industriels sont dotés de fonctions de surveillance et de diagnostic des appareils, qui permettent de contrôler en temps réel leur propre état de fonctionnement et les conditions de fonctionnement des appareils connectés. Ils peuvent collecter divers paramètres des appareils, tels que l'utilisation du processeur, l'occupation de la mémoire, le trafic réseau, etc., et détecter rapidement les défaillances des appareils et les situations anormales grâce à des enregistrements et à des fonctions d'alarme. Lorsqu'une panne survient, le routeur peut rapidement localiser le point de défaillance et envoyer des informations d'alarme au personnel d'exploitation et de maintenance par SMS, courrier électronique, etc. Les routeurs domestiques ne disposent généralement pas de fonctions de surveillance et de diagnostic aussi complètes et professionnelles et ne peuvent fournir que de simples indications sur l'état de la connexion au réseau.

Dans la production industrielle, la continuité du réseau est d'une importance vitale. Une interruption du réseau peut entraîner une stagnation de la production, des dommages aux équipements, voire des accidents de sécurité. Pour garantir la fiabilité du réseau, les routeurs industriels prennent en charge les fonctions de redondance et de sauvegarde. Les méthodes de redondance et de sauvegarde les plus courantes sont la redondance des liaisons et la redondance des équipements. La redondance des liens signifie qu'en configurant plusieurs liens réseau, lorsque le lien principal tombe en panne, le routeur peut automatiquement basculer sur le lien de secours pour garantir que la connexion réseau n'est pas interrompue. La redondance des périphériques est obtenue en déployant plusieurs routeurs pour réaliser le commutateur principal-sauvegarde et améliorer la fiabilité du système. Les routeurs domestiques n'ont généralement pas de fonctions de redondance et de sauvegarde parce que l'impact des pannes du réseau domestique sur la vie quotidienne est relativement faible et que les facteurs de coût limitent également l'expansion de leurs fonctions.

En conclusion, les exigences strictes en matière de conditions matérielles des routeurs industriels, ainsi que les différences significatives en termes de matériel et de fonctions par rapport aux routeurs domestiques, leur permettent de s'adapter à des environnements industriels complexes et difficiles et de répondre aux exigences élevées des réseaux industriels en matière de transmission de données, de gestion des appareils, de protection de la sécurité, etc. Avec le développement rapide de l'internet industriel, l'importance des routeurs industriels va devenir de plus en plus grande, et leurs technologies vont continuer à innover et à s'améliorer, fournissant une solide garantie de communication réseau pour la transformation intelligente des industries.