在可編程邏輯控制器（PLC）、人機(jī)界面（HMI）還沒(méi)有被應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域以前，工業(yè)設(shè)備監(jiān)控往往依賴(lài)人來(lái)完成。經(jīng)驗(yàn)豐富的專(zhuān)家憑借觀察、傾聽(tīng)就能判斷機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)是否正常以及問(wèn)題所在。

此后隨著PLC、HMI逐步融入到工業(yè)，企業(yè)通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控和診斷，但功能以本地化為主，倘若需要遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備，則需要通過(guò)電話線路接入，速度慢不說(shuō)，使用和管理成本都非常高，這些困難的存在極大的制約了自動(dòng)監(jiān)控與診斷技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中的發(fā)展。

如今隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算等技術(shù)應(yīng)用的興起，以及工業(yè)智能化推動(dòng)IT與OT深化融合，這些長(zhǎng)期存在的技術(shù)瓶頸正在被逐一消除。

在制造企業(yè)，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可選擇和支持的連接方式越來(lái)越多，包括有線或無(wú)線，而OPC UA統(tǒng)一架構(gòu)的發(fā)展更讓工業(yè)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)互聯(lián)，且具有更高的安全性和可靠性，滿足企業(yè)信息高度連通的需求。在一些工業(yè)場(chǎng)景，用戶甚至可以通過(guò)筆記本電腦連接和管理PLC和HMI，并進(jìn)行可視化操作甚至更改程序。

在工廠現(xiàn)場(chǎng)，自動(dòng)化控制改造或升級(jí)已無(wú)需增量升級(jí)PLC和HMI，而是使用一類(lèi)新型邊緣計(jì)算系統(tǒng)來(lái)取代傳統(tǒng)自動(dòng)化控制器實(shí)現(xiàn)可視化和連接，并通過(guò)基于邊緣的新處理和分析選項(xiàng)對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。

邊緣計(jì)算的優(yōu)勢(shì)

當(dāng)下，一些廠商開(kāi)發(fā)的邊緣計(jì)算系統(tǒng)已經(jīng)可以將工業(yè)控制與前沿分析以及其他功能結(jié)合在一起，它們包括帶有通用操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，所有操作系統(tǒng)都封裝在一個(gè)工業(yè)化的包裝中，可以在現(xiàn)場(chǎng)操作設(shè)備旁邊安裝。

實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)與常規(guī)PLC一樣，提供確定性控制，而通用操作系統(tǒng)使用Linux來(lái)添加許多類(lèi)型的高級(jí)計(jì)算和通信功能，例如獨(dú)立PC。實(shí)時(shí)和通用操作系統(tǒng)以獨(dú)立的方式運(yùn)行，但也可以安全地進(jìn)行通信以進(jìn)行協(xié)作應(yīng)用程序。

例如，Stratus公司推出的ztC Edge零接觸、高度自動(dòng)化的邊緣計(jì)算平臺(tái)就附帶實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Stratus Redundant Linux，它將具有廣泛兼容的操作系統(tǒng)的虛擬化主機(jī)與具有獨(dú)特檢查點(diǎn)功能的可用性平臺(tái)相結(jié)合，提高虛擬化工業(yè)控制或物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的可靠性。

對(duì)于現(xiàn)有站點(diǎn)，ztC Edge支持通用的工業(yè)協(xié)議，可以將邊緣控制器添加為許多其他自動(dòng)化平臺(tái)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)集中器。作為面向工業(yè)邊緣計(jì)算的產(chǎn)品，它能夠使用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議甚至硬連線的輸入／輸出信號(hào)與這些系統(tǒng)進(jìn)行通信，例如使用OPC UA屬性或SNMP請(qǐng)求和陷阱來(lái)監(jiān)控、可視化及通知系統(tǒng)和用戶，通過(guò)REST API為客戶提供了另一種檢索相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行狀況和性能信息的方法，并將其呈現(xiàn)給第三方系統(tǒng)管理工具和儀表板。

ztC Edge更像是一款采用通用IT硬件搭建的高容錯(cuò)、零接觸的高性能邊緣計(jì)算平臺(tái)。ztC Edge由兩個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，它們自動(dòng)鏡像內(nèi)存中的所有數(shù)據(jù)和寫(xiě)入磁盤(pán)的所有數(shù)據(jù)，以提供更好的保護(hù)。如果節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)使該故障節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行的任何VM在其他節(jié)點(diǎn)上重新啟動(dòng)，以確保服務(wù)的連續(xù)性（即使是在另一層樓或另一建筑的節(jié)點(diǎn)）。它會(huì)自動(dòng)完成這一切，無(wú)需任何用戶干預(yù)。

與傳統(tǒng)邊緣控制器比較，ztC Edge不但可以將數(shù)據(jù)傳遞到更高級(jí)別的系統(tǒng)，還可以承載網(wǎng)頁(yè)，使其作為HMI系統(tǒng)的一部分發(fā)揮關(guān)鍵作用，并同時(shí)執(zhí)行許多其他任務(wù)，而不會(huì)影響實(shí)時(shí)控制。

ztC Edge作為一個(gè)完整的控制、計(jì)算和通信平臺(tái)，除上述功能外，還可以對(duì)計(jì)算結(jié)果起作用，并扮演更具交互性的遠(yuǎn)程監(jiān)視角色。

在遠(yuǎn)程站點(diǎn)，ztC Edge可用于評(píng)估和監(jiān)視故障信號(hào)。許多食品和飲料生產(chǎn)商在許多不同的區(qū)域位置都擁有自動(dòng)化的連續(xù)處理系統(tǒng)和OEM包裝設(shè)備。每個(gè)站點(diǎn)都有本地操作和維護(hù)人員。他們可以使用一些手動(dòng)的問(wèn)題跟蹤方法，但這會(huì)產(chǎn)生大量開(kāi)銷(xiāo)。因?yàn)檫@些站點(diǎn)以獨(dú)立的方式運(yùn)行，所以他們可能都在花費(fèi)很多精力來(lái)解決類(lèi)似的問(wèn)題。

上述公司通過(guò)為每個(gè)站點(diǎn)都安裝ztC Edge邊緣計(jì)算平臺(tái)，以提供對(duì)關(guān)鍵故障指示器的集中遠(yuǎn)程監(jiān)視。這使他們能夠確定站點(diǎn)之間的共性并查明根本原因，并將結(jié)果傳達(dá)給每個(gè)站點(diǎn)以改進(jìn)操作。

ztC Edge可用于直接控制多種類(lèi)型的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，也可與現(xiàn)有系統(tǒng)并行安裝。關(guān)鍵還在于邊緣控制器具有出色的功能，可以充當(dāng)信息收集和遠(yuǎn)程監(jiān)視平臺(tái)。

日前，一些OEM也通過(guò)與Stratus合作，將設(shè)備與ztC Egde邊緣系統(tǒng)集成，作為增值服務(wù)提供給最終用戶，以減少停機(jī)時(shí)間并提高效率。一些OEM現(xiàn)在將機(jī)器作為服務(wù)提供，根據(jù)機(jī)器的輸出向用戶收費(fèi)，而不是出售機(jī)器。在這些情況下，遠(yuǎn)程監(jiān)視對(duì)于維持高水平的吞吐量和密切監(jiān)視生產(chǎn)水平至關(guān)重要。

例如，艾默生的邊緣控制器將PLC的實(shí)時(shí)確定性控制與PC的先進(jìn)計(jì)算和通信結(jié)合在一起，為工業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控提供了一個(gè)全面的平臺(tái)。

最后的話

隨著智能制造戰(zhàn)略的持續(xù)深入推進(jìn)，以及企業(yè)加速推動(dòng)IT與OT的深度融合進(jìn)程，他們已將通用IT技術(shù)和產(chǎn)品融入到工業(yè)化應(yīng)用場(chǎng)景，以更加高效的方式解決傳統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程面臨的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)、增效和降本。特別在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，基于通用IT技術(shù)構(gòu)建的計(jì)算平臺(tái)能擁有更高的計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)性能，擁有更好的自主化能力和獨(dú)立性，降低對(duì)邊緣計(jì)算系統(tǒng)的依賴(lài)，同時(shí)也能高效的管理設(shè)備，充分發(fā)揮智慧能力。

就像ztC Edge，可以顯著降低對(duì)邊緣虛擬化計(jì)算的IT依賴(lài)性，它的自我保護(hù)和自監(jiān)控功能有助于縮短意外停機(jī)時(shí)間，確保關(guān)鍵業(yè)務(wù)工業(yè)應(yīng)用程序的持續(xù)可用性，最終幫助用戶解決問(wèn)題，并節(jié)省時(shí)間和金錢(qián)。