在云連接的工廠中，邊緣計算具有許多優(yōu)點。利用就地控制器采集過程數(shù)據(jù)，并在將其發(fā)送到云端之前進行分析，工程師可以在人機界面（HMI）上將生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化、監(jiān)控機器運行狀況、調(diào)度預(yù)測性維護以及最小化數(shù)據(jù)上載成本。邊緣計算還嚴重依賴于網(wǎng)絡(luò)、軟件、算法和通信協(xié)議，例如消息隊列遙測傳輸（MQTT）、高級消息隊列協(xié)議（AMQP）或OPC 統(tǒng)一架構(gòu)（UA）。

控制器硬件是邊緣計算中經(jīng)常被忽視的一個因素。雖然邊緣計算能否成功，受到諸多因素的影響，但在某種程度上應(yīng)用是否可行取決于硬件。安裝高質(zhì)量的、基于PC 的控制器非常重要，它們可以處理在設(shè)計和調(diào)試新的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）機器時至關(guān)重要的高級數(shù)據(jù)采集、處理和云通信任務(wù)。在改造具有邊緣計算功能的傳統(tǒng)設(shè)備時，開放的、基于PC 的硬件更為重要，傳統(tǒng)的設(shè)備往往需要額外的步驟來獲取工廠數(shù)據(jù)。

因此，在選擇合適的邊緣計算設(shè)備時，需要考慮的關(guān)鍵因素包括：

? 設(shè)備能夠安裝在狹窄的控制柜中；

? 外殼材料的質(zhì)量；

? 處理能力；

? 在CPU 核之間分配任務(wù)的能力。

合適的硬件，也可能因應(yīng)用而異。了解可用選項，是確保成功實施邊緣計算項目的第一步。

處理能力和定制

用于邊緣計算的控制器，必須能夠處理大量數(shù)據(jù)，同時還能完成其它自動化任務(wù)。現(xiàn)在的工業(yè)計算機（IPC），可提供多層次的處理能力和內(nèi)存，確保每種應(yīng)用和價位都有適當?shù)挠布PC 應(yīng)提供靈活性，以便定制如何使用可用的處理器內(nèi)核。

圖1 ：除了滿足邊緣計算需求之外，超緊湊的IPC 還可以簡單地用作附加網(wǎng)關(guān)設(shè)備或執(zhí)行機器控制。本文圖片來源：倍福

邊緣計算設(shè)備通?？梢圆捎脧膯魏说?核的各種處理器， 速度從400 MHz 到1.6GHz 不等。多核IPC 和嵌入式計算機具有更高級的選項，4 到40 個內(nèi)核，速度為2.2GHz。

在審查這些規(guī)格時，選擇合適的自動化軟件也很重要，以便用戶將特定任務(wù)分配給某個內(nèi)核，并使CPU 以最高效率運行。這還能確保IPC 可以在同一個設(shè)備上執(zhí)行多任務(wù)并容納更多功能。例如，利用4 核CPU，在核0 上運行可編程邏輯控制器（PLC），核1 上運行運動控制， 在核2 上運行HMI，這樣，工程師就可以在核3 上運行邊緣計算活動。

就地數(shù)據(jù)存儲和RAM 功能也規(guī)格各異。一些IPC 可以提供從512 MB 微型SD 卡到960 GB 的固態(tài)硬盤驅(qū)動器，還可選擇在需要時添加第二個存儲設(shè)備以獲得更大的空間，以及從1 GB 到64 GB 不等的DDR4 RAM。另一方面，功能更強大的IPC 可提供高達1 TB的DDR4-RAM EEC 或者在3.5 英寸的硬盤上提供4 TB 甚至更大的存儲容量。與處理能力一樣，特定應(yīng)用決定所需的存儲量。例如，具有先進視覺系統(tǒng)的尖端裝置需要更多的內(nèi)存和處理能力，而不太復(fù)雜的項目則不需要。

在新建的邊緣計算應(yīng)用中， IPC 可能會控制機器、生產(chǎn)線，并根據(jù)實時過程數(shù)據(jù)進行分析和校正。在改建裝置中，實現(xiàn)這種級別的控制需要進行升級，對于希望收集和利用更多過程數(shù)據(jù)的工程師來說，這并沒有太大的吸引力。如果沒有淘汰更換政策，IPC可以輕松地從傳統(tǒng)現(xiàn)場總線和 PLC 收集數(shù)據(jù)，使用高級算法對其進行過濾和分析，并將所需信息發(fā)送到云端。

外形和材料選擇

邊緣設(shè)備必須適合于工廠環(huán)境和外殼。根據(jù)所制造產(chǎn)品的不同，生產(chǎn)環(huán)境可能非常熱，也可能非常冷，現(xiàn)有控制柜通常無法容納更多熱量。采用外形緊湊的IPC 和嵌入式計算機，可以承受極端溫度并支持多種應(yīng)用類型。

圖2 ：IPC 提供了不同的處理能力、各異的外形尺寸，具有機柜安裝和DIN 導(dǎo)軌安裝選項，適用于各種邊緣計算應(yīng)用。

例如，帶有堅固金屬外殼的IPC 可以集成到各種空間中，可選擇機柜安裝或DIN 導(dǎo)軌安裝。堅固耐用的金屬結(jié)構(gòu)，確保其可以在更多的工廠環(huán)境中使用，如果配備合適的散熱器或風扇時，它還可以最大限度地降低外殼過熱的風險。此外，選擇適當?shù)奶幚砥鬟€可以最大限度地降低高溫帶來的風險。多種連接器端口，如千兆以太網(wǎng)、USB 2.0 和3.0，DisplayPort（視頻電子標準協(xié)會連接器標準），以及可擴展的存儲器和RAM，使這些IPC 成為優(yōu)秀的邊緣設(shè)備，可用于需要最高性能的新應(yīng)用以及需要邊緣功能的現(xiàn)有系統(tǒng)。

在實施新的控制系統(tǒng)時，嵌入式計算機還提供了其它好處。這些DIN 導(dǎo)軌安裝的控制器，可直接連接到控制柜中的輸入/ 輸出（I /O）模塊，進一步減少所需的硬件空間和布線要求。配置了工業(yè)級塑料或金屬外殼的嵌入式PC，運行時具有最小的散熱量，運行溫度可高達50℃，低至-25℃。

對于希望升級或?qū)嵤┬碌幕赑C 的控制系統(tǒng)的工程師來說，投資改造機柜所需的最小努力是值得的。然而， 對于那些希望增加數(shù)據(jù)采集和分析功能的人來說，如果無法對系統(tǒng)架構(gòu)進行根本性改變，則可以通過IPC 提供一個具有多種選擇的解決方案，以近乎即插即用的方式滿足應(yīng)用需求。

圖3 ：嵌入式計算機直接連接到I/O模塊，可提供出色的邊緣計算選項，來控制機器和系統(tǒng)、分析數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)從邊緣發(fā)送到云端。

認證和軟件協(xié)助

要確保工程師努力的方向正確，需要及時檢查硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)因素，但他們可能會遇到相似的選項，難于抉擇。此時， 檢查產(chǎn)品認證和軟件功能，也許可以打破僵局。

根據(jù)所用云服務(wù)的不同， 經(jīng)微軟Azure 認證的IPC 或經(jīng)亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（AWS）認證的控制器，可以提供更好的選擇。具有多個認證的控制器，旨在確保云服務(wù)發(fā)生變化時，工程師無需對硬件進行更改?；赑C 的控制器非常適合公共和私有云系統(tǒng)。

此外， 基于PC 的控制器為邊緣計算應(yīng)用提供最佳的操作系統(tǒng)和處理能力。工程師應(yīng)確保任何邊緣設(shè)備都支持微軟的Win 10 物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，并且能夠應(yīng)對未來可能的升級。邊緣計算的目標是未來的持續(xù)改進。通過選擇合適的軟件和硬件，成功實施邊緣計算可以提高機器性能，減少停機時間，提高產(chǎn)量，并盡可能確保工廠的高效和競爭力。