在云連接的工廠中，邊緣計算具有許多優點。利用就地控制器采集過程數據，并在將其發送到云端之前進行分析，工程師可以在人機界面（HMI）上將生產數據可視化、監控機器運行狀況、調度預測性維護以及最小化數據上載成本。邊緣計算還嚴重依賴于網絡、軟件、算法和通信協議，例如消息隊列遙測傳輸（MQTT）、高級消息隊列協議（AMQP）或OPC 統一架構（UA）。

控制器硬件是邊緣計算中經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，但在某種程度上應用是否可行取決于硬件。安裝高質量的、基于PC 的控制器非常重要，它們可以處理在設計和調試新的物聯網（IoT）機器時至關重要的高級數據采集、處理和云通信任務。在改造具有邊緣計算功能的傳統設備時，開放的、基于PC 的硬件更為重要，傳統的設備往往需要額外的步驟來獲取工廠數據。

因此，在選擇合適的邊緣計算設備時，需要考慮的關鍵因素包括：

? 設備能夠安裝在狹窄的控制柜中；

? 外殼材料的質量；

? 處理能力；

? 在CPU 核之間分配任務的能力。

合適的硬件，也可能因應用而異。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據，同時還能完成其它自動化任務。現在的工業計算機（IPC），可提供多層次的處理能力和內存，確保每種應用和價位都有適當的硬件。IPC 應提供靈活性，以便定制如何使用可用的處理器內核。

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關設備或執行機器控制。本文圖片來源：倍福

邊緣計算設備通常可以采用從單核到4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 個內核，速度為2.2GHz。

在審查這些規格時，選擇合適的自動化軟件也很重要，以便用戶將特定任務分配給某個內核，并使CPU 以最高效率運行。這還能確保IPC 可以在同一個設備上執行多任務并容納更多功能。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。

就地數據存儲和RAM 功能也規格各異。一些IPC 可以提供從512 MB 微型SD 卡到960 GB 的固態硬盤驅動器，還可選擇在需要時添加第二個存儲設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，特定應用決定所需的存儲量。例如，具有先進視覺系統的尖端裝置需要更多的內存和處理能力，而不太復雜的項目則不需要。

在新建的邊緣計算應用中， IPC 可能會控制機器、生產線，并根據實時過程數據進行分析和校正。在改建裝置中，實現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據的工程師來說，這并沒有太大的吸引力。如果沒有淘汰更換政策，IPC可以輕松地從傳統現場總線和 PLC 收集數據，使用高級算法對其進行過濾和分析，并將所需信息發送到云端。

外形和材料選擇

邊緣設備必須適合于工廠環境和外殼。根據所制造產品的不同，生產環境可能非常熱，也可能非常冷，現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 導軌安裝選項，適用于各種邊緣計算應用。

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 導軌安裝。堅固耐用的金屬結構，確保其可以在更多的工廠環境中使用，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，選擇適當的處理器還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、USB 2.0 和3.0，DisplayPort（視頻電子標準協會連接器標準），以及可擴展的存儲器和RAM，使這些IPC 成為優秀的邊緣設備，可用于需要最高性能的新應用以及需要邊緣功能的現有系統。

在實施新的控制系統時，嵌入式計算機還提供了其它好處。這些DIN 導軌安裝的控制器，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℃。

對于希望升級或實施新的基于PC 的控制系統的工程師來說，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據采集和分析功能的人來說，如果無法對系統架構進行根本性改變，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、分析數據并將數據從邊緣發送到云端。

認證和軟件協助

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

根據所用云服務的不同， 經微軟Azure 認證的IPC 或經亞馬遜網絡服務（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，旨在確保云服務發生變化時，工程師無需對硬件進行更改。基于PC 的控制器非常適合公共和私有云系統。

此外， 基于PC 的控制器為邊緣計算應用提供最佳的操作系統和處理能力。工程師應確保任何邊緣設備都支持微軟的Win 10 物聯網操作系統，并且能夠應對未來可能的升級。邊緣計算的目標是未來的持續改進。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，提高產量，并盡可能確保工廠的高效和競爭力。