自從運行人員與機械設備交互以來，工業“邊緣”和“邊緣控制”的概念就一直存在。邊緣控制可以是運行人員通過手動與設備交互，也可以通過硬接線連接執行某些特定功能。更復雜的配置可能包括數字自動化，通常利用可編程邏輯控制器(PLC)監視位于邊緣的輸入傳感器，處理邏輯并輸出指令來控制邊緣設備。

　　新技術降低邊緣控制成本

　　既然邊緣控制概念已經如此熟悉，那為何說它會獲得新的關注?傳統的邊緣控制所處的位置通常比較偏遠，而且是孤立的，將邊緣資產相互連接或與更高級別的系統連接，既昂貴又復雜。

　　當今的邊緣控制概念，既保留了前幾代技術所具有的強大的自動化功能，同時又融合了最先進的硬件、軟件和網絡技術的進步，從而可以更經濟、更方便的將邊緣資產連接到現場和基于云的系統。這種對邊緣數據的即時訪問，通常也被稱為物聯網(IoT)應用。

　　智能傳感器、現代PLC和先進的邊緣控制器或基于PC的平臺，是設計人員將物聯網概念融入系統的一些方式。具有IoT功能的PLC，可使自動化系統設計人員和最終用戶能夠更輕松地訪問數據。

　　圖1： MQTT協議提供了一種全面而輕量級的方式，可用于傳感器和PLC等現場設備與基于云的集中代理以及其它客戶端(如移動設備)進行通信。圖片來源：Idec

　　連接傳感器和機器信息

　　由于用戶逐步認識到需要訪問邊緣控制系統所提供的數據，因此完全連接對他們很重要。這些數據可以是傳感器信號、機器信息或其它數值——也許僅用于在遠程實現簡單的可視化。當可以通過云計算存儲和分析數據時，就會釋放出更多對運營有價值的信息，用戶可以據此采取行動來優化運營。

　　對于新的工業項目，設計人員必須選擇具有內置物聯網連接的自動化平臺，即使他們不會立即使用它。而另一些最終用戶則通過升級現有資產來獲得物聯網功能。

　　設計人員可能會考慮結合PC硬件和軟件，或具有某種通用計算能力的更專業的邊緣控制器，以創建支持物聯網的系統。這些選項可以提供更強大的計算能力和功能，但在實施成本和工作量方面可能會有很大的變化。而在很多情況下，它的應用并不是十拿九穩會獲得成功的。

　　這就是為什么現代 PLC 經常占據自動化設備的重要位置，因為它不僅能夠充當實用的物聯網平臺，同時還能用作邊緣控制器。作為一種成熟且常見的自動化技術，PLC已經成為大多數工業自動化項目的首選解決方案。

　　PLC還非常適合訪問、整合和傳輸邊緣數據。因為它們是控制器，它們可以做的不僅僅是移動數據，還可以直接對其采取行動，或者向更高級別的系統發送數據和接收來自更高級別系統的指示。一些關鍵功能可將 PLC 轉變為支持物聯網的邊緣控制器。

　　現代PLC的5個IIoT邊緣功能

　　現代PLC定位于邊緣安裝，這是它們可以收集最有用信息的地方。PLC可以通過以下功能，發揮邊緣控制器的作用：

　　● 現場和網絡的連接;

　　● 板載數據記錄以支持存儲和轉發操作;

　　● 網絡服務器功能;

　　● 支持云通信協議，如消息隊列遙測傳輸(MQTT);

　　● 配置簡單，支持雙向通信。

　　即使是最基本的PLC，也能通過有線輸入/輸出(I/O)信號與現場設備交互。現在，大多數PLC還集成了串行和以太網連接，提供與各種智能現場設備接口的能力。

　　除了這些基本要素，用于邊緣控制的PLC應包括工業網絡協議，例如EtherNet/IP、Modbus TCP和RTU以及BACnet/IP，以確保它可以與眾多I/O系統和其它智能邊緣設備通信。更專業的協議(如SAEJ1939)可以使PLC可以與車輛和重型設備通訊。

　　某些功能可以使用戶更輕松地與PLC交互。例如，本地無線藍牙連接，以及使用移動應用進行配置和監控，使用戶可以方便地訪問、監控和調整現代PLC。機載數據記錄、網絡服務器功能和文件傳輸協議(FTP)通信，可以為用戶提供遠程訪問功能。

　　邊緣控制器的一個基礎功能是要通過網絡將數據傳輸給位于站點或云托管的系統。這方面有各種通信協議，但在制造行業傾向于采用MQTT協議來完成這一任務。

　　傳統的工業通信協議通常是輪詢和響應類型，用戶需要在源和目標中仔細安排數據陣列。設置和維護此類配置需要大量的編程管理，并且無論底層數據是否發生變化，基于時間的輪詢都會消耗通信資源。

　　圖2：MQTT使PLC和其它智能現場設備，能夠通過基于云的服務與移動用戶、監控系統和分析應用進行交互。

　　MQTT使用一種稱為發布和訂閱的不同安排，非常適合 IoT 應用。在這種架構中，有一個集中式代理，可以在現場或云托管，并且有一個或多個遠程客戶端。用戶可以通過多種方式創建代理。

　　支持MQTT的PLC是許多自動化應用的理想選擇。PLC可配置為MQTT訂閱者，以接收來自監控系統的數據并執行用戶命令并直接控制現場設備。MQTT使PLC和其它智能現場設備，能夠通過基于云的服務與移動用戶、監控系統和分析應用進行交互。

　　出于多種原因，工業機械的原始設備制造商(OEM)正在轉向支持MQTT的PLC。這些OEM廠商已經將PLC用于許多機器自動化需求，因此從技術和成本的角度來看，指定支持MQTT的PLC和面向未來的類似系統只是再向前邁出一小步。

　　基于一些特定的業務需求，很多OEM廠商需要采用物聯網。許多是租賃機器，需要監控機器的功能和使用情況。一些廠商以正常運行時間或機器產出作為評估租賃價格的基礎，或者利用遠程連接來銷售更多支持服務或產品。它們需要一個符合商業模式和技能組合的經濟實惠的選擇。而為中小型系統集成基于PC或相對復雜的邊緣控制器，通常是不現實的。

　　對于許多中小型規模的用戶來說，最好采用開箱即用的、支持物聯網的PLC來實施邊緣控制。支持MQTT的PLC與AWS IoT Core等云服務相結合，有助于將現代實踐與傳統自動化相結合，以實現最佳效果。(作者：Don Pham)