到目前为止，大多数从事涉及工业自动化的角色的人都听说过数字化转型，物联网或工业物联网。这些举措涉及到越来越智能的设备，它们逐渐靠近“边缘”进行通信，也许连接到互联网“云”，甚至通过某种中间的“雾”进行通信。即使我们在IIoT的保护下合并这些术语，对于大多数人来说，仍然存在一个简单的问题：IIoT的目标是什么？更多信息尽在振工链。

简而言之，最终用户希望IIoT创建一个具有凝聚力的设备和应用程序系统，能够在机器，站点和企业之间无缝共享数据，以帮助他们优化生产并发现新的节省成本的机会。长期以来，共享过程数据一直是工业自动化的目标，但是传统的操作技术架构在扩展性，价格过高以及要求复杂的配置和支持方面很差。那么，为实现这个新的，更雄心勃勃的目标，正在发生什么变化？

随着消费类硬件和软件技术的发展以提高易用性和连接性，工业产品和方法也遵循了相同的趋势。通过采用信息技术功能，它们使在工厂内部和云中将工业设备与计算机网络，软件和服务的连接变得更加容易。本文讨论了如何通过分布更广泛的全局体系结构实现从现场到云的连接，以实现传感器和执行器以及与其链接的输入/输出系统和控制器。

上下架构

与经典的Purdue模型一样，工业自动化体系结构通常从分层的角度处理数据处理。该层次结构的一个好特征是它提供了关于数据可以在哪里起源，存储，进行处理和传递的清晰性。但是，传输数据和在上下文中处理数据的任务通常非常困难，因为连接设备和应用程序需要许多层设备。例如，下图显示了从设施设备获取温度数据并将其移至后端客户端的传统方法。

自动化体系结构的最低级别由过程和机械设备上的物理设备组成：传感器，阀门执行器，电动机启动器等。它们连接到控制系统可编程逻辑控制器和人机界面的I / O点，这两种都非常适合于本地控制，而对于高级计算和数据处理则用处不大。

但是，使用工业通信协议，这些低级设备可以响应来自上游监管控制和数据采集系统的数据请求，在这些系统中，数据可能会被存储或提供给公司级分析软件使用。但是，在多厂商系统之间共享数据通常需要其他中间件来转换各种工业协议。

更高级的站点制造执行系统和整体企业资源计划软件也驻留在更高级别的体系结构上，托管在站点或云中的PC或服务器上，其中云被定义为大型Internet基于共享的计算和存储。信息通常流向更高层次进行分析并用于优化操作，但是中间层需要解释，转换，过滤和格式化由低层设备和协议产生的原始数据。

由于这些低级设备通常缺乏防止网络入侵的保护，因此还必须在暴露于外部网络的高级别系统和低级系统之间保持明确的区分。过去十年的发展极大地改变了这种传统的层次结构，并在很大程度上扁平化和简化了它。

跨越边缘，雾和云

当计算能力，网络带宽和安全性功能几乎不可用时，必须使用分层方法。从基本的有线传感器到云计算系统的层次结构的每一步都需要访问更多的计算和网络资源。它还清楚地描述了围绕不安全的现场设备所需的安全措施网络。

如今，这种关系已经改变，因为传感器和其他边缘设备的功能要强大得多，其中一些具有类似于PC的处理和通信功能。诸如嵌入式防火墙之类的安全保护也正在成为一种标准功能，允许每个设备充当网络上的对等设备，而不是被动地侦听和响应高层系统。

如下图所示，该体系结构正在变得更加扁平和更加分散，该图说明了相同的数据采集方案，但是用能够直接将数据发送到目的地的低级设备代替了几层。

由底层网络组成的边缘仍然是关键的数据源，而云仍然是重量级计算的宝贵资源。但是，介于两者之间的资源正成为数据生成设备和数据处理基础结构的混合体。这种模糊的中间地带起了雾的名称，因为它类似于广泛，普遍且中等重量的云。

除了先进的技术外，还有许多其他因素正在推动这种向扁平化架构的转变。最直接的动机是在边缘系统和高级系统之间平衡计算和网络需求。边缘计算减轻了中央处理的负担，保留了数据保真度，提高了本地响应能力和安全性，并提高了向云的数据传输效率。但是，最终，这种新的边缘到云架构需要在边缘具有用于获取，保护，存储和处理现场数据的新选项。

分布式I / O不断发展

现场数据可以是在边缘连接的原始I / O点，也可以是派生的计算值。无论哪种方式，传统体系结构的问题都是设计，物理连接，配置，数字映射，通信以及维护这些数据点所需的工作量。以后再增加一个点可能需要重新执行所有这些步骤。为了创建更可扩展的分布式系统，一些供应商使绕过现实世界与中间或顶层分析系统之间的这些层成为可能。有了足够的计算能力，用于启用通信的所有必需软件都可以直接嵌入到I / O设备中。I / O设备可以自行传输信息，而无需控制器配置，轮询和将I / O数据传递到更高级别。

文章来源：《物联网技术》 网址: http://www.wlwjszz.cn/zonghexinwen/2020/0918/853.html