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物聯(lián)網(wǎng)（iot）越來越多地被視為“云端加邊緣”范式中計算的下一步發(fā)展，越來越多的設(shè)備正在連接到互聯(lián)網(wǎng)。計算能力正在集成到這些連接的設(shè)備中，并將越來越多的收集數(shù)據(jù)從邊緣傳輸?shù)皆疲渲胁捎弥悄芊治鰜硖崛⌒畔ⅰ?/span>

物聯(lián)網(wǎng)可以改變企業(yè)及其運(yùn)營，也許甚至可以改變工業(yè)自動化環(huán)境，它可以解決公司每天面臨的許多挑戰(zhàn)，例如資產(chǎn)可用性，產(chǎn)量，吞吐量和庫存成本。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，iiot

然而，在許多不同工業(yè)部門中運(yùn)營的公司通常會使用傳統(tǒng)上獨(dú)立執(zhí)行離散功能的設(shè)備。在許多使用案例中，設(shè)備將繼續(xù)以傳統(tǒng)方式制造和維護(hù)，但其他設(shè)備將需要遷移策略來連接先前未連接的設(shè)備并實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢。事實上，根據(jù)berginsight最近的研究，自動化網(wǎng)絡(luò)中無線物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量預(yù)計將以27.2％的復(fù)合年增長率達(dá)到萬。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在轉(zhuǎn)變工業(yè)自動化領(lǐng)域的關(guān)鍵是虛擬化，它實質(zhì)上使先前的分立子系統(tǒng)能夠整合到一個系統(tǒng)中。它為開發(fā)人員和系統(tǒng)集成商帶來了低風(fēng)險和上市時間的優(yōu)勢，他們希望整合具有不同要求的系統(tǒng)，例如需要使用實時，嵌入式或通用操作系統(tǒng)。工業(yè)控制系統(tǒng)通常會實現(xiàn)多個電路板以支持不同的應(yīng)用。可編程邏輯控制器，plc和運(yùn)動控制是時間關(guān)鍵型應(yīng)用，rtos可提供最佳的確定性能;而控制臺和數(shù)據(jù)采集應(yīng)用程序的開發(fā)人員可能需要嵌入式操作系統(tǒng)，以便于使用。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，iiot所需的關(guān)鍵要素

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（見圖1）需要許多關(guān)鍵要素，包括承載數(shù)據(jù)分析處理的云或數(shù)據(jù)中心，以及使網(wǎng)絡(luò)“邊緣”的設(shè)備能夠連接到每個網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。其他也進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)入云端。在工業(yè)環(huán)境中，這為連接以前未連接的設(shè)備提供了重要機(jī)會。

對于在工業(yè)環(huán)境中運(yùn)營的公司而言，每天面臨的主要挑戰(zhàn)是資產(chǎn)可用性，產(chǎn)量，吞吐量和庫存成本：所有這些都可以通過最新的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案來解決。iiot中用于許多應(yīng)用以及工業(yè)自動化領(lǐng)域的中央支持技術(shù)是虛擬化，它實質(zhì)上使先前的離散子系統(tǒng)能夠整合到單個系統(tǒng)中。

一些工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計有多個電路板，因為它們支持各種應(yīng)用，例如控制臺，數(shù)據(jù)采集，可編程邏輯控制器（plc），運(yùn)動控制和機(jī)器視覺，每個都有不同的要求。

iiot中的虛擬化技術(shù)

最新的虛擬化技術(shù)允許系統(tǒng)同時運(yùn)行多個rtos和嵌入式操作系統(tǒng)，每個操作系統(tǒng)都運(yùn)行在虛擬機(jī)管理程序或虛擬機(jī)（vm）軟件層之上的專用處理器核心上。此配置啟用時間關(guān)鍵型應(yīng)用程序的確定性行為，允許它們不受非實時任務(wù)的影響而運(yùn)行，否則這些任務(wù)將在非虛擬化系統(tǒng)上競爭cpu資源。

開發(fā)人員可以構(gòu)建具有在所有操作系統(tǒng)上同時運(yùn)行的應(yīng)用程序的系統(tǒng)，或者根據(jù)需要選擇僅將應(yīng)用程序移植到操作系統(tǒng)的子集。虛擬化可以為工業(yè)自動化公司帶來許多好處，使其轉(zhuǎn)向統(tǒng)一模型并將功能組合到一個控制器中。降低bom成本是一個主要因素，因為將以前擁有自己的機(jī)箱，pcb和散熱冷卻解決方案的功能組合到一個控制器中可以消除大量的冗余硬件。它還意味著減少系統(tǒng)設(shè)備占地面積，可能會節(jié)省大量成本。

圖2：網(wǎng)關(guān)和設(shè)備功能的iiot集成

iiot合作

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)iiot的另一個方面是，將有許多供應(yīng)商，實際上更像許多供應(yīng)商，需要合作共同提供完整的解決方案。通常由一個供應(yīng)商領(lǐng)導(dǎo)，所有部件的互操作性是關(guān)鍵。列表可以變得全面，傳感器，控制執(zhí)行器，網(wǎng)關(guān)，通信網(wǎng)絡(luò)和管理軟件。獲取將數(shù)據(jù)發(fā)送到聚合點（例如網(wǎng)關(guān)）的簡單恒溫器可能會遇到將數(shù)據(jù)從modbus移動到ip網(wǎng)絡(luò)的情況。值得慶幸的是，翻譯層以及開放系統(tǒng)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)（如mqtt和restful）的使用使這個“合作伙伴互聯(lián)網(wǎng)”變得簡單易行。

對大型iiot部署的日益普遍的觀察涉及可用的網(wǎng)絡(luò)帶寬。工業(yè)機(jī)器人每小時可能不會產(chǎn)生與噴氣發(fā)動機(jī)一樣多的遙測信息，但是來自它們的操作診斷數(shù)據(jù)可能很重要。

以智能方式管理這種機(jī)械和設(shè)備，最小化傳感器變得至關(guān)重要。例如，是否需要將每個配有傳感器的燈泡與基于云的服務(wù)進(jìn)行通信？接收的預(yù)過濾數(shù)據(jù)僅在異常消息上發(fā)送或控制一組燈，或者可能通過api基于其他接收的環(huán)境光或移動傳感器數(shù)據(jù)傳遞到網(wǎng)關(guān)的照明控制可以幫助減少不必要的流量而不會對操作產(chǎn)生任何影響能力。

iiot實現(xiàn)

目前市場上推出的是iiot構(gòu)建模塊解決方案-例如英特爾工業(yè)系統(tǒng)整合系列-通過預(yù)先集成關(guān)鍵軟件和硬件組件（包括網(wǎng)關(guān)和設(shè)備功能）提供應(yīng)用就緒平臺。采購硬件和軟件，集成虛擬機(jī)管理程序，操作系統(tǒng)和安全軟件，以及整體解決方案的驗證可以花費(fèi)6到9個月的時間。

結(jié)果是，利用虛擬化功能的這些類型的解決方案可以顯著降低開發(fā)人員的風(fēng)險和開發(fā)時間，對于希望獲得更低運(yùn)營成本，工廠占地面積，能耗和支持工作的工業(yè)環(huán)境中的制造商而言，這可能是一條極具吸引力的途徑。簡而言之，它可以在下一代智能工廠中實現(xiàn)相對容易的自動化擴(kuò)展。