如何选择适合的“边缘计算平台”？

通过在完整的边缘平台上实现标准化，最终用户简化了边缘软件和硬件的交付、开发、部署和支持过程，同时优化了运营。

当涉及到工业自动化时，“边缘”通常是指“前沿”技术，但这个简单术语包含许多元素。边缘可以被认为是监测物理特性的仪器、自动化设备的控制器、执行计算的处理器等等。当然，边缘也涉及所有这些元素之间的连接，并支持工业物联网（IIoT）应用。

在工业自动化和IIoT的背景下，用户应当注意过于狭窄的定义。在实施之前，用户应该规划出一个完整的对边缘平台的期望。平台不仅仅是一个硬件（例如边缘计算机），而是包括一系列硬件、软件以及广泛的连接和网络选项。边缘平台应提供具有兼容性和可扩展性的解决方案，并提供便利的交付、开发、部署和支持。

尽管任何边缘应用都是由一个或多个“物”创建的，但重要的是不仅要关注每个元素的功能，还要关注所有元素的互操作性。事实上，出于可扩展的目的，安全地连接许多边缘硬件和软件并开展计算变得至关重要。设计者必须对边缘平台进行综合考量，以满足技术性能和可维护性的需求。

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边缘计算平台的四个构建块

几十年来，工业边缘（物理信号与数字信号相互转换的地方）由可编程逻辑控制器（PLC）和可编程自动化控制器（PAC）组成。这些系统与人机界面（HMI）和监控和数据采集（SCADA）图形结合使用，以提供可视化。在这里，可以对有限类型、有限数量的数据进行操作，以支持使用这些系统的运营团队。多年来，尽管处理能力、网络方法和通信协议大大改善了这种情况，但可能性仍然受到限制。

现代边缘平台的特点是许多硬件设备运行多种软件，所有这些设备都在保证网络安全的情况下，以可访问的方式广泛通信（图1）。边缘平台通常包括四个构建块：硬件、软件、通信和网络安全。这些部件将运营技术（OT）资产与信息技术（IT）资源连接起来。

▲图1：边缘应用最好建立在硬件、软件和网络产品的成熟平台上，这样用户可以轻松连接众多OT设备和系统，并将其与IT资源无缝连接。

■边缘应用的硬件，可能包括多年前已经应用的PLC/PAC。如果需要控制，更好的选择是使用更现代的边缘控制器。边缘控制器像PLC一样运行，执行确定性实时控制，但包括一个通用计算系统，使其适用于执行多种计算、分析和IIoT任务。

每个硬件选项都适合特定的应用需求。一些基本设施可能只需要边缘网关来传输数据，而复杂的计算应用则需要更强大的工业PC。

■软件使所选的硬件能够执行其预期的控制和计算功能。这包括预处理数据、聚合数据、为数据添加情境信息、存储数据，以及将信息转发到其它系统，通常是更高级别的现场或基于云的资源。

除了基于浏览器或移动显示器和仪表板外，还需要软件通过HMI和SCADA图形来支持本地和远程可视化（图2）。软件应遵循行业标准，并提供开放和可扩展的环境。然而，软件环境的易用性同样重要，只有这样部署和支持才能获得成功。

▲图2：艾默生 Movicon WebHMI等支持现代边缘功能的HMI/SCADA软件，提供了一个开放和可扩展的环境，支持所有类型的本地和远程可视化。

■通信涉及硬件和软件，并具有独特的要求，这取决于所连接的是OT还是IT资产。常见的OT协议包括EtherNet/IP、Profinet和Modbus TCP以及许多其它选项，包括仍在使用的经典的串行通信。IT协议包括OPC UA和消息队列遥测传输（MQTT）。边缘设备必须精通OT和IT协议，并在两者之间无缝提供数据交换。

■网络安全问题是伴随着互联互通和可访问性的扩大而产生的。传统的工业设备几乎没有安全措施。相比之下，现代设备必须包括最新的网络安全技术，并且易于维护和更新补丁。边缘设备管理应该很少需要管理员的介入。

02

组装vs.采购边缘平台？

硬件、软件、通信和网络安全的每一个部件，都可以通过采购或组装实现，程度不同而已。然而，这种定制方法会带来风险，包括项目工期延长。四个最常见的问题包括：

■花费时间和精力评估潜在产品，并确保其具有必要的工业级性能。

■确保硬件产品之间的连接性，以及它们必须与之交互的OT和IT资源。

■确保应用程序和选定操作系统之间的安全兼容性。

■调查未来的可扩展性和支持。

最终用户、机器制造商和系统集成商更愿意将精力集中在开发有价值的应用上，而不是调查支撑应用的所有要素的适用性。出于这些以及其它原因，从边缘解决方案组合中选择适合的产品（其中一些产品以即用型硬件/软件组合的形式提供）通常对边缘设施更有意义。

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工业边缘平台的五个关键特性

一个完整的工业边缘平台为构建边缘解决方案提供了基本要素，从最小的机器上或工厂内的数据收集项目，到大规模生产线集成。这种标准化为开发人员带来了信心：每个项目在部署时都将正常运行，能成功扩展并与未来的边缘计划集成（图3）。

▲图3：边缘平台可以提供一系列完整、协调的硬件和软件元素，并可作为通用应用（如可视化、边缘计算、边缘控制、分析和SCADA）的优化解决方案，从而支持成功的IIoT项目开发。

对于工业应用项目，开发人员应考虑具有以下五个特性的边缘平台：

■硬件具有可扩展性和兼容性，从小型PLC到中型/大型PAC，再到边缘控制器、网关和IPC。

■实时确定性软件引擎，实现PLC、PAC和边缘控制器之间的控制逻辑可移植性。

■通用开放和可扩展的IIoT、可视化和分析软件，能够在边缘控制器和IPC上运行。

■支持许多关键的OT和IT协议，并能够添加更多协议。

■提供优化和预许可的边缘硬件/软件解决方案包，以简化常见工业部署，包括HMI、边缘计算、边缘控制、边缘分析和SCADA系统。

虽然现代工业边缘和IIoT具有开放性，但一个经过验证的平台为这类项目带来的帮助是显而易见的。边缘平台使用户能够在现场实施，并为手头的项目释放创造力，而不是将精力花费在产品研究和测试上。这还有一个好处，就是尽早发现问题，这样开发人员就可以尽快解决，从而缩短整个项目的持续时间，加快上市速度。

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拥抱完整的边缘系统

最终用户、原始设备制造商（OEM）和支持他们的系统集成商，正在越来越多地为各种可视化、分析和IIoT项目实施边缘技术。虽然实施这些项目有许多硬件和软件产品可供选择，但对于开发人员来说，确保兼容性、性能和安全性的正确组合,是一项艰巨的任务。

幸运的是，那些提供适用于完整工业边缘平台的公司有多种选择。这减轻了定制方法所带来的压力，定制方案中零部件是逐件选择和测试的。通过构建一个完整的边缘平台，开发人员可以集中精力优化应用，同时最大限度地缩短交付、开发、部署和支持过程。

关键概念：

■ 边缘计算平台的组件需要很好地协同工作。

■网络安全、硬件、软件和通信是边缘计算平台的关键方面。

■边缘设备管理应该很少需要管理员的介入。

思考一下：

您是集成边缘设备，还是使用边缘计算平台？