用户应确保他们选择的边缘技术适合他们的应用，并且能够承受现代制造业的诸多挑战。本文重点介绍了适合的边缘设备应具备的14项关键功能。

　　我们正处于高性能智能电子边缘设备的时代。这些即装即用的高科技机器能够在现场级别执行先进且复杂的自主操作。它们是当今不可或缺的技术，许多制造商和供应商将其作为标准产品提供。

　　工业边缘计算有许多技术进步和发展，特别是在机器连接和边缘、运营模式以及 IIoT 解决方案的可扩展性方面。边缘计算描述的是一个由分散的边缘节点组成的系统，这些节点位于物理数据源附近。这些边缘节点既与设备相连，也与中央平台（如云）相连。与生产资产层面的组件不同，边缘节点可以集中管理，收集到的数据可以在边缘节点内部处理，也可以由中央平台处理。

　　可以从多个角度来看待边缘层。应用角度描述的是软件应用及其功能（例如，数据预处理、数据总线等），基础设施角度描述的是所部署的 IT 基础设施，包括硬件和操作系统；操作角度描述的是可用于管理边缘层的工具，即监控工具或用于处理多站点软件部署的工具。

　　在工业物联网（IIoT）应用中使用边缘计算的理由众所周知。有些应用需要很短的延迟时间，而与集中式云平台通信则无法保持这种延迟时间。在某些情况下，数据量也非常大，至少需要在边缘层面进行大量预处理。

　　想要设置和运行IIoT解决方案的客户需要考虑许多问题，其中最重要的问题之一是合适的系统架构问题。IIoT架构呈现出一种整合趋势，其部分特点是具有以下边缘层的特性：

　　用户正在部署云平台，但希望最大限度地减少边缘层对云的技术依赖性，同时避免供应商锁定。

　　用户将边缘层分为两层：下面的工厂车间层和具有中央平台/云连接的顶层，并且两者都集中管理。

　　用户正在边缘级别部署 MQTT 代理作为数据流量的中心枢纽。数据通过 MQTT 或 KAFKA 流式传输到中央平台，而本地运行的应用程序可以通过 MQTT 代理访问。

　　高效且安全地访问机器或设备数据是 IIoT 应用的基础。就功能而言，这些机器连接需求与传统车间应用的需求几乎相同。

　　典型的工厂内置设备或棕地项目需处理的设备（尤其是控制系统）需要集成。收集的数据必须使用具有应用程序端支持的标准协议提供，这通常为 OPC UA 或 MQTT。能够有效处理多个数据源的功能也很重要，例如将数据或数据源合并到单个界面中。查看合适的运营模式可以发现传统车间应用和 IIoT 解决方案之间更显著的差异。

　　传统应用和机器连接通常在生产设施本地进行部署和运行，例如会配备人机界面（HMI）或监控与数据采集（SCADA）系统，以及制造执行系统（MES）解决方案，或者建立数据库链接以确保数据备份。使用机器连接的用户通常不是专业人员，因此需要易于使用的 IT 接口。

　　相比之下，IIoT 解决方案的特点是涉及跨多个生产站点部署的应用程序或 IoT/云平台。该平台不仅运行多个应用程序，而且这些应用程序在解决方案生命周期内不断发展，这一变化的一个关键驱动因素是软件和 IT 领域的创新周期短。会部署专门团队运营解决方案，这些操作人员负责多站点任务，拥有丰富的 IT 知识。客户希望利用 IT 驱动的运营模式及其在解决方案效率和可扩展性方面的优势。

　　与其他解决方案组件一样，机器连接需要满足对灵活性、运行效率和可扩展性的相同要求。用户越来越多地不再将IIoT解决方案中的机器连接视为生产资产，而是将其视为边缘层组件，并在效率和可扩展性方面具有所有相关优势。

　　那么，客户如何选择最符合他们的需求、预算和长期愿景的边缘设备？考虑到广泛的选择，这可能是一项相当艰巨的任务。为了简化边缘设备的选择过程，以下列举了边缘设备应具备的一些重要功能和特性：

　　软硬件协同。边缘设备必须提供硬件和软件的共生组合，紧密交织以提供功能强大、安全且稳健的解决方案。仅仅获取裸机硬件，然后选择操作系统，并在此基础上构建应用程序，这可能是一个漫长而昂贵的过程，需要耗费大量资源和时间。

　　硬件坚固性。确保任何边缘硬件都可以在恶劣环境中运行，并在广泛的工作范围内运行。

　　集过程控制、高级分析和自主性于一体。大多数边缘产品并不是为处理实时、确定性控制而设计的。它们通常依赖于边缘设备旁的单独可编程逻辑控制器（PLC）。要想获得最佳性能，用户应寻找能提供 PLC IEC 61131 编程功能的设备，以实现细粒度的实时监控，同时结合最先进的分析应用，并使用与 PLC 引擎集成的高级语言构建。实时引擎还必须在物理和逻辑上与高级应用程序分离。这意味着如果其中一个组件出现故障，另一个组件仍可继续不间断地运行。

　　板载输入/输出（I/O）。 它必须包括 I/O 点，如离散量、模拟量和控制量，以及一些适用于特定高级应用的高频扫描速率 I/O。

　　硬件可扩展性。 可扩展性至关重要，这包括外部 I/O 扩展（通过远程 I/O 模块）以及更多的数据存储扩展。

　　软件不可变性。边缘技术必须保证关键软件组件（操作系统、驱动程序、库和应用程序）受到保护，并且不能被篡改或修改。

　　软件模块化。软件架构应该是高度模块化的，由松散耦合的模块或容器组成，这些模块或容器可以独立替换或更新。

　　高处理能力。任何边缘设备都必须具备足够的计算能力，以运行多个高级应用程序。它应基于主流编程框架和语言构建，并支持添加诸如 GPU 和 TPU 之类的硬件协处理器模块。

　　无缝连接。这对设备的可用性很重要，应包括多个串行端口、网络端口以及蜂窝网络（LTE/5G）、Wi-Fi 和无线 I/O 等无线通信功能。理想情况下，运行在边缘设备上的任何应用程序都能使用这种连接功能。

　　与主要通信协议兼容。必须支持行业标准协议（包括服务器端和客户端），如 Modbus、OPC/UA 和 EtherNet/IP等。

　　嵌入式用户可视化功能。为了实现即插即用功能，优质的边缘设备将准备好用户界面，以便在需要时可随时使用屏幕硬件进行本地可视化。

　　远程管理必不可少。从远程站点对边缘设备进行安全配置，可提供最大的灵活性，包括边缘管理、更新、补丁或新的容器化应用，而不会干扰正在进行的边缘操作。

　　强大的网络安全保护。对于远程管理以及工厂生产环境下，数据安全至关重要。设备内部的任何作或与外部系统的任何交互都必须遵守所有主要网络安全标准，并完全采用零信任架构 （ZTA）。

　　用户可编码。无需设备供应商的干预或努力即可构建和部署应用程序，这将为用户提供完全的灵活性。软件开发工具包（SDK）意味着任何人都可以构建用于部署的应用程序。确保开发人员能够充分利用现有的高级语言、软件框架和复杂库，从而创建可以与其他边缘组件一起实时运行的新程序。

　　上面列举的关键因素涵盖了应用边缘技术的主要注意事项，其中最关键的一点就是灵活性。每种应用都有具体的要求，用户需要根据不同的需求来选择适合的边缘控制器。正确选择边缘控制器可以优化性能、可靠性和安全性，无论是现在还是将来。虽然市场上有多种选择，但选择一款符合我们所讨论的功能和特性的设备，将为操作提升到一个新水平提供一个宝贵的平台。

　　■ 工业应用越来越依赖机器连接和边缘计算，来减少对云的依赖并更有效地管理数据流量。

　　■ 选择合适的边缘设备包括确保硬件和软件的结合、实时控制能力、高处理能力和强大的网络安全保护等。

　　您的工厂在应用边缘技术时都遇到了哪些问题？