如何在不更换设备的情况下实现传统工业设备的现代化

罗恩·埃利奥特，Digi International 现场应用工程总监
2026年5月28日

您的串行设备仍在正常工作。

它们读取传感器数据、控制PLC、监测压力管线。这些设备已连续运行十年——有时甚至长达二十年——期间从未出现过任何故障。

那么，为什么大家都讨论要替换它们呢？

简而言之：他们不必这样做。

真正的讨论重点不在于替换旧设备，而在于将其与现有的现代化基础设施连接起来——既要确保安全可靠，成本又仅为彻底更换所需费用的零头。

这正是串行转以太网技术所能实现的。

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从传统系统迈向尖端技术

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传统串行基础设施存在的问题

工业环境中随处可见 RS-232、RS-422 和 RS-485 串行设备——这绝非偶然。串行通信简单、可靠且经受过实战考验。基于串行协议的可编程逻辑控制器（PLC）、仪表、远程终端单元（RTU）和传感器，其使用寿命以数十年计，而非以产品生命周期为单位。

但这种长效性也伴随着连接性的不足。

串行设备最初是直接连接到本地电脑或服务器的。当所有设备都在现场且默认可以物理访问时，这种方式运作良好。但如今，这却成了一个问题：这些设备对现代网络而言实际上是“隐形的”。

无法远程查看。无法集中管理。除了在机器本身之外，无法从其他任何地方诊断问题。

这意味着一旦出现问题——比如远程变电站的警报响起，或者生产线出现通信故障——就必须有人开车赶过去。在工业生产中，这不仅带来诸多不便，而且成本高昂。

串行到以太网转换如何助力现代化

串行转以太网转换器是一种设备服务器，它弥合了传统串行设备与现代IP网络之间的鸿沟。

数据线不再连接到本地电脑，而是连接到设备服务器。该服务器随后通过以太网——或蜂窝网络——与您的其余网络、云端或集中式管理平台进行通信。

从串行设备的角度来看，一切都没有改变。协议、通信参数、行为——所有这些都保持不变。

从网络的角度来看，该设备现在已连接到网络，可以像其他任何 IP 终端一样被寻址和管理。

这就是其核心价值：无需触碰现有设备，即可享受现代化的连接功能。

上门维修的真实成本

在评估任何现代化解决方案之前，最好先确定一个具体的数字。

如果远程站点出现故障，技术人员不得不驱车前往，实际需要多少成本？

对于某些业务而言，这可能意味着几百美元的人工和差旅费用。但对于公用事业、石油天然气以及大规模制造业等行业，计划外停机每小时造成的损失可能高达数千甚至数万美元。一些企业甚至估算，当关键生产设备停机时，每分钟的损失可达10万美元。

在评估串行转以太网基础设施时，这一背景至关重要。当一台200美元的设备服务器能让技术人员远程排查串行设备故障，而无需亲自赶往现场时，投资回报率的计算往往很快就能得出结论。

工作原理：实用指南

部署串口转以太网转换器比大多数团队预期的要简单。

硬件方面的变化微乎其微。设备不再通过串行电缆直接连接到本地电脑或服务器，而是连接到设备服务器。随后，设备服务器通过以太网连接到您的网络——如果现场缺乏可靠的有线连接，则通过蜂窝网络连接。

在主机端，您可以根据所采用的架构选择不同的方案：

• Digi RealPort会在您的服务器上安装一个虚拟 COM 端口驱动程序，因此现有软件仍能像往常一样识别该串行设备。无需对应用程序进行任何更改。
• 在需要将流量传输到特定端点的环境中，TCP 套接字或 UDP模式均可适用。
• Modbus 和 EtherNet/IP模式支持在设备上直接进行原生协议转换，无需单独的网关。

借助诸如 Digi Navigator等工具，配置过程已实现自动化。一旦布线就绪，每台设备的发现、设备设置和主机端配置可在10至15分钟内完成。对于大规模部署的团队而言，这种可重复性至关重要。

安全性：大多数传统部署存在的漏洞

在关于串行现代化的讨论中，有一点往往未被充分重视：早期的串行基础设施在部署时通常并未采用加密措施。

这并非疏忽，而是时代背景使然。过去那些配备物理安全控制措施的物理隔离环境，其威胁模型与当今截然不同。如今，运营技术（OT）网络正日益互联——与企业局域网、云平台以及远程访问工具相连——而随着这种互联性的增强，攻击面也随之扩大。

如今，当串行数据通过 TCP、UDP 或虚拟 COM 端口连接传输时，应进行加密。现代串行设备服务器默认支持 TLS 1.2 和 TLS 1.3，无论数据是在局域网内传输，还是通过蜂窝 VPN 隧道传输，都能确保其传输过程中的安全性。

这是新一代设备服务器与其所替代的设备之间最具意义的差异之一。加密功能默认开启——而非事后才添加的。

冗余：当主连接中断时会发生什么？

偏远工业现场的网络连接很少能做到万无一失。有线网络连接会中断，蜂窝信号时强时弱。一旦主链路中断，该现场的监控视图就会中断。

现代串行设备服务器通过内置的故障转移功能解决了这一问题。

例如，Digi SureLink，例如，该功能通过监控预设的目标（特定 IP 地址、网站或网络接口本身）来持续监测主互联网连接。如果连接中断，SureLink 会自动切换到备用路径。该备用路径可以是第二条以太网连接，也可以是通过集成 CORE 模块实现的蜂窝网络连接。

对于具有冗余网络的环境，以太网聚合可在物理接口之间提供无缝故障转移，且不会对依赖该链路的设备或应用程序造成任何可见的中断。

结果是：当主路径出现故障时，系统仍能继续运行——而且在技术人员进行排查之前，团队就已经知晓了这一情况。

支持的协议：超越基础串行通信

在评估串行到以太网转换方案时，协议兼容性是一个常见的关注点。工业环境依赖于多种通信标准，而仅能处理原始串行流量的设备服务器可能无法满足需求。

Digi Connect EZ 该产品系列支持：

• Modbus（原生翻译）
• EtherNet/IP（原生翻译）
• 艾伦-布拉德利可编程逻辑控制器
• PROFINET
• DNP3（作为连接至负责转换的端点的传输层）

对于运行混合协议环境的组织——这在制造业和公用事业领域十分常见——这种灵活性使得无需在每个站点都配备独立的协议转换器。

云端还是本地部署：由您决定

并非所有工业环境都能连接互联网。物理隔离的生产车间、公用事业变电站以及石油和天然气设施通常有严格的规定，禁止连接云端。

进行串行到以太网的现代化改造时，无需在两种方案之间做出选择。

Digi Remote Manager 为具备互联网连接的环境提供基于云的集中可视化、配置管理和监控功能。

对于物理隔离的环境， 本地管理 方案可在无需任何外部连接的情况下，提供同样集中的可视性和控制能力。无论设备位于生产车间、安全的OT区域，还是在严格的网络边界之后，均可通过设施自身的内部基础设施进行集中管理。

制定分阶段现代化计划

最有效的工业现代化举措不会试图一蹴而就。

采取分阶段的方法——首先在一个站点进行概念验证，验证部署流程，然后逐步扩展——可以在全面推广之前降低风险并增强内部信心。

一个典型的分阶段计划通常如下：

第一阶段——概念验证：选择一个站点或一类设备。部署一个串行设备服务器，配置连接，并验证远程监控和管理功能是否按预期运行。测量部署所需的时间和成本。

第二阶段——试点扩展：将范围扩展至另外几个站点。利用第一阶段的经验优化配置模板，借助Digi Navigator等工具简化部署流程，并建立可复制的流程。

第三阶段——全面部署：利用经过验证的流程进行大规模部署。Digi Remote Manager 集中管理平台Digi Remote Manager 单一界面对整个设备群进行监控和管理。

关键在于先从某处着手。一项能够展示远程分诊能力的试点部署——即使仅在单一地点实施——通常也能产生足够的投资回报率数据，从而为推广该项目提供依据。

这对您的运营意味着什么

如果您负责保障工业基础设施的正常运行，那么您必须同时兼顾三方面：设备运行时间、预算以及现代化改造的压力。

串行到以太网转换技术同时解决了这三个问题，且无需做出任何取舍。

• 系统正常运行时间得以提升，因为远程访问意味着更快的故障排查、更快的问题解决以及更少的现场上门服务。
• 预算得以保障，因为现有设备仍在运行——设备更换被推迟或取消。
• 现代化之所以能够实现，是因为这些串行设备如今已与网络的其他部分连接在一起，既可见又可管理。

您现有的设备不必成为您的绊脚石。只要搭建好合适的连接层，这些设备就能成为您现代化基础设施的一部分，而非负担。

最终结论

串行到以太网转换是工业现代化过程中最实用的工具之一。

无需更换设备，不会影响现有运营，同时还能提供现代工业环境所需的远程可视化、集中管理及安全保障。

Digi Connect EZ产品系列正是为应对这一挑战而专门设计的——它支持工业团队所依赖的协议、配置和管理平台。

准备好连接您的旧设备了吗？

如果您正在工业、公用事业、制造业或油气行业管理串行基础设施，Digi 能够助您规划一条切实可行的现代化转型之路。

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常见问题：利用串口转以太网技术实现基础设施现代化