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作者：Arkadiusz Grzegorek，TME Head of Automation-Maintenance Division 到目前為止，云計算一直是數(shù)字工業(yè)轉(zhuǎn)型增長，特別是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）擴展和各行業(yè)領(lǐng)域自動化水平不斷提高背后的最強大驅(qū)動力之一。但如今很明顯，使用云進行數(shù)據(jù)管理和存儲已不再能代表全部情形。和云計算結(jié)合使用的邊緣計算（即在本地處理數(shù)據(jù)后將其發(fā)送至云）正成為新興的工業(yè)4.0概念中越來越不可缺少的元素。 隨著越來越多使用IIoT的智能設(shè)備，對于這些設(shè)備，越來越需要由“處于邊緣”（即靠近用戶）的設(shè)備處理它們所收集的數(shù)據(jù)。而邊緣計算能夠使數(shù)據(jù)存儲和管理靠近所需位置，從而最大程度地減少帶寬的使用并增加響應(yīng)時間，從而可在更廣范的應(yīng)用中使用邊緣服務(wù)器。 許多人可能熟悉的典型邊緣設(shè)備，包括用于控制照明、加熱和其他部件的傳感器。這些應(yīng)用說明了，使此種傳感器盡可能地靠近計算的明顯優(yōu)勢，尤其重要的是，減少了必須長距離傳輸和/或存儲在云中的數(shù)據(jù)量，可極大的節(jié)省成本。 實際上，對于希望直接從傳感器導(dǎo)出數(shù)據(jù)至云中的用戶而言，存在一些潛在的陷阱。這可能包括網(wǎng)絡(luò)延遲、不良的系統(tǒng)集成、高數(shù)據(jù)管理成本以及IT安全方面的漏洞。因此，基于這些原因，人們公認(rèn)本地是最佳的選擇，并且采用邊緣計算會對其他成本較高的工業(yè)4.0系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的正面影響。 降低風(fēng)險，提高敏捷性 簡而言之，邊緣計算可降低連接設(shè)備和共享數(shù)據(jù)時的風(fēng)險，提高組織內(nèi)部的靈活性和敏捷性，減少處理無關(guān)數(shù)據(jù)量，并確保極低且可預(yù)測的延遲水平。最后，在制造環(huán)境中，邊緣計算可與企業(yè)資源計劃（ERP）系統(tǒng)集成并實時處理數(shù)據(jù)，因此公司可通過本地化來顯著加快其自動化過程。 此種新方法的關(guān)鍵基石是（因此也是自動化廣泛采用的影響因素）能夠通過強大、可靠、可定制和易于使用的解決方案在本地處理數(shù)據(jù)，這些解決方案可用于迄今充滿挑戰(zhàn)的工業(yè)環(huán)境中 。這些解決方案包括，如：各種類型的工業(yè)控制器和通信系統(tǒng)，它們可使工業(yè)4.0網(wǎng)絡(luò)的安裝和應(yīng)用更加易于被設(shè)置和操作。 眾所周知，工業(yè)4.0需要使用各種工具，這些工具不僅可促進自動化，還可廣泛而高效地處理和共享數(shù)據(jù)。反過來，這也可改善和改進制造工藝，并根據(jù)精確的客戶規(guī)格制造最終產(chǎn)品。 為了使此概念在現(xiàn)實世界中切實可行，則需要特殊的接口和設(shè)備。這包括和各種總線類型兼容的通訊卡、工業(yè)模塊、連接線纜以及高效、輕便平板計算機形式的現(xiàn)代接口。實際上，轉(zhuǎn)換器和工業(yè)模塊現(xiàn)在已成為向工業(yè)4.0邁進的基本要素。 使這成為可能的解決方案之一是，基于Brainboxes邊緣工業(yè)控制器系列。這些單元能夠雙向傳輸，其中的組件和能夠解釋數(shù)據(jù)的工程師部門通訊。此種傳輸需要和各種總線兼容的通訊卡。IX-100卡支持的Brainboxes的PCI Express (PCIe)總線就是范例之一。IX-100和Windows、Linux及其他操作系統(tǒng)兼容，從而可以更輕松地與現(xiàn)有設(shè)置集成，IX-100還具有過壓保護功能，其尺寸僅為120mm x 76mm x 18mm。最后，即插即用卡在單個PCIe插槽中，提供行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的9針RS-232串行COM端口。 堅固并易于連接 在IIoT環(huán)境中使用先進的通訊技術(shù)，重要的是要使用能夠輕松連接到設(shè)備的強大轉(zhuǎn)換器和輸入/輸出模塊。例如：Advantech的ADAM-4520-EE隔離式RS-232至RS-422/RS-485轉(zhuǎn)換器 (圖1)，具有耐用的ABS外殼， 是尺寸為70mm x 122mm x 30 mm功耗1.2W @ 24V DC的模塊。 
圖1：Advantech ADAM-4520-EE堅固轉(zhuǎn)換器能夠輕松連接設(shè)備 在苛刻環(huán)境中使用工業(yè)計算機時，還需考慮配備高效閃存和可選擇操作系統(tǒng)。例如，具有以太網(wǎng)端口和32GB閃存的 HARTING 2095000000300 (圖2) 工業(yè)計算機具有IP67防護等級，可提供防塵和防潮保護。設(shè)備尺寸為132mm x 86mm x 35mm，具有1GB RAM內(nèi)存容量，并使用以太網(wǎng)Ethernet或12V DC/24V DC供電。模塊化的硬件和軟件設(shè)計，使用戶、開發(fā)工程師和系統(tǒng)集成商可快速、高效地創(chuàng)建綜合工業(yè)項目。
圖2：非常適用于惡劣環(huán)境的帶有以太網(wǎng)端口和32GB閃存的HARTING 2095000000300工業(yè)計算機 由于工業(yè)4.0要求所有設(shè)備都連接至同一網(wǎng)絡(luò)，因此能夠從同一來源為所有設(shè)備供電則至關(guān)重要。以太網(wǎng)供電技術(shù)，使用網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備間傳輸數(shù)據(jù)的同一網(wǎng)絡(luò)線纜，供電。此種配置可大幅降低電氣安裝成本，如圖所示的工業(yè)千兆位ANTAIRA LNP-0500G-24 PoE 交換機 (圖3)，具有金屬外殼、五個接入端口和內(nèi)置升壓器。該產(chǎn)品由美國工業(yè)通訊解決方案制造商ANTAIRA Technologies所提供，非常適合惡劣環(huán)境中需要大功率PoE電源的應(yīng)用。其中包括安全監(jiān)控、交通監(jiān)控系統(tǒng)、石油/天然氣和采礦應(yīng)用、電力/公用事業(yè)的設(shè)施管理、水/廢水處理廠以及智能工廠中的自動化生產(chǎn)線。
圖3：具有金屬外殼和五個訪問端口的工業(yè)千兆位ANTAIRA LNP-0500G-24 PoE交換機 結(jié)論 很明顯，在將IIoT引入本地共享數(shù)據(jù)的自動化環(huán)境中時，如果要使成本保持在最低水平且公司需盡可能提高生產(chǎn)力和效率，則僅采用云計算技術(shù)已不再足夠。云計算和邊緣計算的結(jié)合現(xiàn)已成為公認(rèn)的最佳解決方案，市場上有許多強大且易于使用的設(shè)備和產(chǎn)品，這可使目標(biāo)成為現(xiàn)實。不論是哪個行業(yè)，不論環(huán)境要求如何，邊緣計算現(xiàn)已成為邁向工業(yè)4.0的重要因素。 |
