什么是网关？
网关是服务于三个主要目的的硬件设备：连接、转换和安全。网关是两个独立网络之间的受管互连点。它根据预先配置的设置允许或拒绝数据包从一个网络流向另一个网络。
图 1.
网关设备还将信息从一种协议转换为另一种协议。此特定功能将网关与其他工具（例如防火墙）区分开来。最后，通过充当网络的单一入口点，网关可以为网络基础设施提供更高级别的安全性。
工业网关的历史
第一个网关设备是在 1970 年代初推出的，同时也是第一个远程计算机网络。这种网络最突出的例子是 ARPANET 和 ALOHANET。
随着 1980 年代向TCP/IP 协议的过渡，计算机网络从科学测试状态转变为企业和普通大众使用。TCP/IP 协议简化和标准化了计算机之间的通信，并由此将网络网关演变为我们现在所知的调制解调器和路由器。
网关：调制解调器和路由器组合
如今，最流行的网关形式出现在每个可以访问互联网的家庭中。这些设备通常被称为调制解调器或路由器，尽管它们在技术上是组合成单个设备的不同功能。换句话说，网关是调制解调器和路由器的组合。
图 2.
该设备的调制解调器功能是允许家庭网络和互联网服务提供商 (ISP) 之间连接的接口。调制解调器可以接收模拟或数字信号，具体取决于传输介质，并将它们转换为计算机可以解释的数据。路由器功能管理入站和出站数据包，适当地重定向它们，或者在它们被认为可疑时限制它们。
我们大多数人都见过个人计算机上的默认网关设置。这是手动或自动配置网络 IP 地址的地方。它告诉计算机将所有信息引导到哪里；没有它，将无法访问互联网，并且网络将被隔离。
工业网关
工业网关是一种硬件设备，其设计具有承受工业环境所需的坚固性。就像其他网关设备一样，工业网关管理其他隔离网络和子网（子网）之间的流量。通常，网关控制楼层设备与外界之间的信息流，如图 3 所示。
工业网关还执行协议转换，支持不同接口之间的通信。协议转换允许非基于以太网的组件成为工业网络的一部分并到达外部世界。这是基于云的解决方案和物联网所需的基础设施之一。除了 TCP/IP，现代工业网关可以使用的一些协议是UDP（用户数据报协议）、PROFINET、OPC-UA和Modbus。
图 3.
网关设备将不同协议编码的信息打包，以便安全可靠地向外传输。类似地，它将传入的数据包定向到子网中的适当目的地。工业网关还可以处理同一本地网络中设备之间的数据。
“未来之门”：物联网网关
网络网关也在新兴的物联网系统中找到了新的应用。随着大量信息被共享到云平台，物联网网关充当更接近现场设备的附加安全层。
除了标准网关功能外，物联网网关还可以收集和聚合数据以将其传送到云数据中心。物联网网关不是简单地引导信息流量，而是可以通过编程来决定哪些特定的控制系统信息应该向外发送以及以什么格式发送。
物联网网关可以直接从现场设备收集信息或从中央控制器（例如可编程逻辑控制器 (PLC)）轮询信息。
PLC网关
对于 PLC 到 PLC 的通信，网关用于协议转换和接口目的。市场上每个主要的 PLC 品牌都有一个专有协议来通过以太网进行通信。尽管许多新系统在设计时都考虑到了标准控制供应商，但仍然常见的是不同控制器共存并需要相互通信的系统，特别是在棕地安装中。在这些情况下，PLC 网关是在两种不同协议之间建立通信的基本设备。
图 4.
有双协议和多协议网关设备。双协议只允许两个协议之间的通信，而多协议网关可以配置更多的协议选项。Siemens PROFINET、Allen-Bradley Ethernet/IP、OPC-UA 和 Omron Ethernet/IP 是可以使用 PLC 网关进行接口的众多协议中的一部分。此外，非以太网协议也可以使用网关互连。这些包括AS 接口 (AS-I)、Profibus 和 Modbus。
在改造现有控制系统时，网关是必须使用的设备。由于它们能够连接多个协议和网络，它们可以帮助将旧系统与更新的、支持物联网的设备连接起来。
