更灵活的自动化系统架构、通信和编程——在自动化领域部署边缘计算

边缘计算的进步为用户提供了多种选择，帮助制造企业实现灵活的自动化系统架构、通信和编程。

传 统的自动化架构，围绕连接到远程现场设备和仪器的集中式可编程控制器构建。随着计算能力逐渐嵌入到使用新型智能组件的自动化系统的边缘，这一概念正在发生变化。与传统和更集中的策略相比，边缘计算设计提供了一些优势。

整合更多功能

边缘计算通过整合部件和组态使设计人员和制造商受益。边缘可编程工业控制器整合了输入/ 输出（I/O）、控制、数据处理、通信和人机界面（HMI）功能，这些功能可以集成到机器、工艺车或智能设备附近或设备上。

由于有效的整合了控制和可视化，因此机器制造商可以使用板载触摸屏显示器，也可选择更大的本地监视器。由于不需要单独使用PC，这使得调试、运营和故障排除变得更容易。与传统的设备相比，可以在HMI 上更有效地处理本地操作功能，例如按钮和指示器。边缘计算使用户可以更轻松地逐步推出系统改进。边缘计算系统可以在本地安装和测试，并通过快速热切换合并到更大的系统中，而不会对运行的装置产生太大影响。

由于诸多原因，需要将通信和数据处理转移到边缘设备上执行。控制决策可以在需要时实时进行，在数据源的附近获得、预处理和分析数据。这可以减少边缘设备上游组件所需的网络带宽、数据存储和处理能力。

这些边缘组件的编程可以采用多种形式。传统的可编程逻辑控制器（PLC）用户通常会采用梯形逻辑或其它IEC 61131-3 编程语言。基于流程图的编程语言通常更适合应用。对于更高级的计算和数据处理，Python 或C/C ++可能是首选，一些边缘计算机可以使用这些编程语言。

边缘可编程工业控制器，如Opto 22 的groov EPIC，可以将I/O、控制、网络和HMI 功能整合起来，以简化架构。图片来源：Opto 22

灵活的通信

通信灵活性是边缘计算的另一个标志。边缘可编程工业控制器具有各种通信端口，支持多种协议，因此可与众多的本地智能系统（如PLC）连接。

边缘计算组件支持运营技术（OT） 协议， 如EtherNet/IP、M o d b u s、B A C n e t、OPC 基金会协议等。它还支持信息技术（IT）协议和开发工具， 如TCP/IP、简单网络管理协议（SNMP）、消息队列遥测传输（MQTT）和Node-RED。这些接口有效地“扁平化”并简化了系统架构和系统集成。

边缘计算适用于在现场收集正确的数据，将其处理为有用的信息，并将其安全地传递给更高级别的数据架构。边缘计算可以与其它现场自动化平台的监控系统、企业数据库进行交互，甚至可以与云服务交换数据。

选择正确的控制系统

在设计控制系统时，用户可以选择最佳功能集。这意味着依赖于更集中的平台，这些平台具有相应的功能，但也会施加约束。边缘计算不断扩展的能力为设计师和工程师提供了新的选择。边缘计算可根据需要组合I/O 连接、控制、通信、数据处理和HMI 可视化功能。

对于需要能够满足精细化、模块化和可扩展架构等诸多需求的用户来讲，边缘计算通常是理想的解决方案。

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本文来自于《控制工程中文版》（CONTROL ENGINEERING China ）2019年08月刊《封面故事》栏目，原标题为：在自动化领域部署边缘计算

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