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由销售和营销副总裁Derek Thomas，艾默生机器自动化解决方案
本文是四部分系列中的第四部分，探索三个新但相关概念 - 小数据，边缘处理和安全连接 - 从困境的制造数据和其他制造资产中的制造数据导出值。这第一列提供了所有三个主题的概述第二列探索了一点与大数据概念，以及第三列专注于边缘计算如何改进操作。此最终列将查看边缘控制器产生的结果如何使用内置安全通信能力将边缘控制器产生的结果牢固地传输到各种其他系统。
边缘控制器集成了先进的计算和软件能力，以提供本地分析和产生洞察在机器控制层。通过对本地传感器和设备输出的高级捕获和处理来增加机器操作，靠近源的人员可以快速评估问题并采取适当的行动。但是，当用户进行操作并需要将多个小数据系统连接到大数据池中时，会发生什么呢?嵌入式的，安全的连接性是必需的，以确保系统是未来的，并使:
- 连接到仪表板和其他可视化需求的本地或远程显示器
- 将预处理数据转移到本地或基于云的历史学家和数据库
- 分析信息与工厂或企业级系统的集成
- 用于逻辑优化和机器学习的内外部循环数据交换
每一个用例都需要安全连接，以确保系统在任何时候的完整性，因此工业边缘控制器必须包含适当的物理通信端口、现代工业协议和安全特性。正如在本系列之前的文章中所解释的，最先进的工业边缘控制器具有独立运行的虚拟操作系统(os)，但可以通过OPC UA安全地彼此通信。
一个操作系统是提供实时确定性控制的可编程逻辑控制器，另一个操作系统为分析和其他应用程序提供基于linux的、开放的高性能计算。为了保证机器性能畅通无阻，边缘控制器为每个操作系统提供了专用的通信端口，确保机器网络和更高级别工业物联网(IIoT)连接之间的网络流量分离。边缘控制器的实时部分最适合时间敏感的通信，例如控制回路中的变频驱动。边缘控制器的Linux部分适用于其他类型的通信，如高级计算系统和云。
与大多数现代设备一样，边缘控制器提供以太网和其他端口来实现硬件连接。边缘控制器的突出之处在于其支持各种工业网络、工业物联网和其他高级协议的能力，如OPC UA、MQTT、PROFINET和SRTP。
opc ua
OPC UA的全面，模块化和可扩展性，允许用户创建一个“系统系统”，即从各种尺寸的许多子系统中构建的集成整体工业自动化系统，彼此无缝交互。客户端和服务器被定义为互动伙伴。OPC UA定义了如何建模和传送的信息，并通过特定的安全性，上下文化和面向对象的功能进行通信。
OPC UA使用内置的服务集，用于处理安全证书，并在应用程序级别，通信级别的通道和传输层的套接字连接建立安全客户端/服务器会话。该协议为客户端提供了用于发现可用服务器，管理和分发证书和信任列表的本机制机制，并与证书颁发机构调解。
MQTT
与传统民意调查响应通信协议相比，MQTT使用发布 - 订阅模型。与民意调查响应相比，发布 - 订阅显着降低了所需的带宽或数据传输容量。使用MQTT，网络上的每个设备才会在更改时发送（发布）数据，将该数据发送到中央服务器，该中央服务器仅广播到已在（订阅）中调整的其他网络客户端以接收这些更新。轮询响应协议以预定义的速率循环地传输数据，即使没有发生变化。
MQTT客户机(可以是软件应用程序或其他现场设备)只订阅它们需要的数据。不需要持续的聊天，而是根据需要进行通信，并且通过一个持久的、安全的连接，通过每个设备的一个小心跳来保持状态感知。这使得低带宽网络上的低功耗设备也能形成智能集成系统。这些系统可以轻松扩展到数百万个连接，每个设备发布的所有数据都可以被任意数量的客户端应用程序订阅，比如维护数据库、性能监控工具、库存和财务系统，或者基于云的分析平台。
PROFINET.
PROFINET是一种健壮的工厂级网络，通过在环形网络配置中使用媒体冗余协议(MRP)，可以提供不间断通信，在单根电缆、设备或交换机故障造成网络损失后，在几毫秒内提供通信恢复。用户可以用外部交换机设计这些网络，形成一个环，或者设计可以简化，将嵌入式多端口交换机集成到边缘控制器中。
对于最关键的应用，边缘控制器可以成对安装在MRP环上。一个控制器是主控制器，而另一个控制器是热备份控制器，它被配置为在主控制器发生故障时无缝接管。
SRTP
SRTP尤其适用于从边缘控制器到资产管理系统(AMS)或监控控制和数据采集(SCADA)系统的通信。它在单播和多播应用程序中提供加密、消息验证和完整性，以及重放攻击保护。
这四种协议 - OPC UA，MQTT，PROFINET和SRTP - 如果需要，可以在各种应用中同时使用，其中一些应用程序如下所述。
提供给AMS或SCADA系统的分析信息通常用于聚合来自多个站点的数据。机器制造商可能会使用AMS从安装在世界各地的数百台机器中收集分析信息。这些信息可以用于改进对现有机器的支持，例如提供预测性维护。分析数据的检验也可以用来改进新机器的设计。
SCADA系统可以从安装在水/废水系统的数百个泵站或数十个变电站的边缘控制器收集分析信息。在任何一种情况下，这些信息都可以用于远程控制和监测，并用于分析以改进操作。
边缘控制器是能够从各种场地传感器中收集数据的启用技术，以及其他控制设备，例如VFD。收集此数据后，可以在本地分析，以快速提供立即改进。多个连接选项允许工业边缘控制器将分析结果和其他信息的结果传输到大多数类型的显示，存储系统或其他平台。
将现场的小数据传输到更高层次的大数据系统是开始和扩大数字化转型工作的基础。工业边缘控制器的设备和位置都是独一无二的，因为它们可以与所有类型的现场设备连接，收集和处理数据，并安全地将数据传输到其他系统。
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