走向边缘计算的应用

艾默生机器自动化解决方案开发负责人Silvia Gonzalez表示，工业边缘控制器可以在许多应用中提供显著优势。与更传统的操作技术工业控制器(如可编程逻辑控制器(plc)和过程自动化控制器(pac))相比，边缘控制器能够收集和分析大量的过程数据，并提供可操作的见解，从而促进更好的决策和提高操作性能。

的主要原则边缘计算将计算智能尽可能地靠近设备、机器或应用程序。”“然后，计算智能在数据通信网络的边缘执行数据预处理、分析、可视化和其他计算任务。这有助于消除处理延迟，因为数据不需要从边缘发送到中央处理系统，然后再返回边缘。”

结果是更有效的数据处理，因为大量数据可以在源附近处理，降低了互联网带宽需求。这有助于降低成本，并允许实现更多的应用程序，特别是在偏远地区。

“对外部网络稳定性的依赖也减少了，”冈萨雷斯说。“首先，边缘智能允许控制器做出亚秒级决策，这有助于优化操作。制造业长期以来一直使用基于边缘的控制，边缘控制器运行逻辑以保持安全高效的操作。然而，除了控制机器或过程之外，边缘设备越来越多地分析和诊断这些过程中发生的事情。对操作和诊断数据的更多访问和分析使作业者能够优化生产，并使维护人员能够识别潜在的问题。最新一代边缘控制器提供工业物联网(IIoT)功能，具有不确定的边缘应用程序、分析和云连接，以显著扩展控制器提供的服务范围。”

Gonzalez继续解释说，通常情况下，这些控制器将有两个独立的操作系统——一个处理确定性控制功能，另一个运行非确定性应用程序。她说:“数据可以从设备或机器上收集，并与控制平台之外的传感器(如振动、压力和温度传感器)的其他数据汇总，这些数据可用于确定过程问题，或诊断设备健康问题。”

Gonzalez接着指出，在许多棕地应用中，从网络边缘的设备获取操作和诊断数据一直具有挑战性，因为系统的设计、操作和维护成本很高。“最新的边缘控制器简化了这项任务，可以将其改装到棕地系统中，以提供分析和物联网功能。

Gonzalez说:“或者，其他边缘组件，如工业计算设备和网关，可以提供具有成本效益的解决方案，与现有控制系统结合使用，并提供分析和数据通信功能。”“当分析需要高保真数据时，就会采用边缘计算设备，而高带宽要求以及云系统和存储的成本令人望而却步。这种本地化的解决方案还克服了任何潜在的网络连接问题。另一方面，边缘网关只是简单地收集数据，打包并转发到工业云。这提供了地理分布资产的可见性，能够访问可用于检查设备健康状况的统一数据，而无需进行现场访问。”

较低的资本开支

倍加富的产品营销经理Andreas Hennecke表示，流程工厂边缘的智能——智能传感器和执行器——已经有一段时间了。他说:“处理器的强大功能使多变量仪器成为可能。”“对于工程师来说，这可以降低仪器的资本支出，包括工程、管道、配件甚至备件持有的可归属成本和努力。阀门位置传感器可以报告分离时间和运行时间，使维护团队能够采用预测方法进行工厂维护，从而降低运营支出。”

具有基金会现场总线H1接口的阀门可以根据现场同一段上的流量或液位仪表的输入在本地运行PID算法。“然而，由于带宽有限和缺乏平面网络技术，目前这种智能的充分利用受到了限制。

“基于以太网的工业协议和基础设施实现了平面网络和开放架构。直到最近，这些技术才包含了流程自动化所需的属性，现在可以在流程工厂的边缘部署智能，”Hennecke说。

如今，基于以太网的平面网络可以部署到加工厂的现场。以太网的高级物理层，或简称以太网- apl是坚固的电力和通信两线。它是一个开放和完整的标准包，任何供应商和用户都可以使用，提供高带宽、长电缆长度和具有集成本质安全的防爆保护。作为一个物理层，以太网- apl携带任何和所有基于以太网的协议。

今天的工业协议为简单的工程提供了“配置文件”，例如独立于制造商、类型和供应商的仪器类型的标准化描述-控制器可以重新配置为“运行中”以进行连续操作。Hennecke表示:“Profibus PA或Profinet等基于配置文件的通信使操作和仪器交换变得简单，用户可以在4-20 mA之间进行操作，实际上甚至消除了对PV扩展的需求。”

他接着解释说，通过部署这种技术组合，用户能够解锁以前不可用的数据。当控制器和仪器保持循环数据交换时，资产管理可以通过HART IP或OPC-UA协议记录历史数据或存储配置设置。同时，维护人员可以通过智能手机访问仪器的网页，获取健康信息。基于以太网的物理层和协议的开放通信将为运营商和维护团队带来应用和处理方面的好处，这是现有技术组合难以实现的。

Hennecke表示，对于棕地升级来说，最大的好处在于保护现有资产的投资，同时通过以太网升级与控制器的通信。“这使得或改善了对目前‘锁定’在仪器中的数据的访问。成本与任何典型的棕地系统升级相同，”他说。“坚固耐用的远程IO，如安装在现场的倍加福LB/FB远程IO系统连接到相同的骨干，并提供4-20 mA接口的现代仪器仪表。它们需要外部电源和标准或光纤以太网连接到控制室。除了主要测量值外，远程IO站还可以将健康和诊断数据、二次测量值或历史数据跟踪从HART转换到所选的基于以太网的协议。这种访问是尽可能快的，因为Remote IO利用每台仪器单独的HART主机，从而消除了总线周期时间。

“对于Profibus PA仪器，FieldConnex的轨道现场开关提供了双重用途的刺激/仪器端口。该选项将自动检测Profibus PA或Profinet通过APL通信并自动适应。单一的基础设施可以连接和操作两代通信技术，同时节省仪器和基础设施方面的大量投资成本。在需要快速、基于以太网的通信的情况下，甚至可以进行微小的升级，例如用于特定任务关键型传感器或执行器。以太网- apl现场开关可以安装在靠近仪器的接线盒中，并可以利用与Remote IOs相同的通信和电源链路。

“基于以太网的通信，通过Profinet、EtherNet I/P、OPC-UA和HART-IP等标准化协议，可以访问已经安装在工厂的传感器和执行器中位于边缘的智能。用户可以利用任何工艺工厂的这些数据，不受限制地提高标准操作程序的效率，从被动反应转向预测和主动的工厂维护、监控和优化。”

-这最初出现在欧洲控制工程网站．由网页内容经理克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com．

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