集成了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)硬件和軟件的工業(yè)云解決方案，可以為企業(yè)帶來設(shè)備監(jiān)控、預(yù)測維護和操作效率提升等附加值。
集成了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)硬件和軟件的工業(yè)云解決方案，可以為企業(yè)帶來設(shè)備監(jiān)控、預(yù)測維護和操作效率提升等附加值。
將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)技術(shù)，集成到傳統(tǒng)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)以及人機界面（HMI)方案中，可以帶來諸多好處。
通過云平臺對多個位置的安全訪問可實現(xiàn)更好的可擴展性。由于不再需要處理器密集型的分析，因此硬件過時的困擾也就大大減輕。隨著越來越多的設(shè)備通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳輸協(xié)議進行通信，連接性也得到了增強。
但是，如果沒有能力從防火墻后面連接設(shè)備，并將數(shù)據(jù)安全地發(fā)布到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)集成的應(yīng)用程序中，企業(yè)可能無法實現(xiàn)通過云計算進行高級分析的承諾。如果您的企業(yè)正在考慮工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)集成策略，思考以下問題，可能會幫您獲得一些最佳實踐。
是否已經(jīng)部署物聯(lián)網(wǎng)或可以應(yīng)用云的硬件？
一些企業(yè)已經(jīng)規(guī)劃了IIoT的應(yīng)用，以確保機械電子和生產(chǎn)設(shè)施中的分立設(shè)備可以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭x定的云服務(wù)上。例如，制造商可能已經(jīng)更新了裝配設(shè)備，這些設(shè)備配置了更先進的網(wǎng)絡(luò)。這對那些能夠承擔(dān)這種升級改造的公司很有效，但可能不是確保IIoT連接的最經(jīng)濟有效的方法。
老舊工業(yè)設(shè)備也可以連接到工IIoT基礎(chǔ)設(shè)施。但相對來說，一些附加的硬件連接選項通常被證明成本高昂。這就是很多IIoT網(wǎng)關(guān)設(shè)備的概念所在。
IIoT網(wǎng)關(guān)是輕型設(shè)備，它充當(dāng)了內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)和云服務(wù)之間的橋梁，而其費用只是設(shè)備改造成本的一小部分。這些邊緣設(shè)備將 "南向" 數(shù)據(jù)連接到終端設(shè)備，完全在內(nèi)部部署。設(shè)備還提供了一個 "北向" 通信路徑，用于連接自身與云之間的連通性。（注：從控制器的角度看，向下傳遞控制物理網(wǎng)絡(luò)指令的，習(xí)慣上稱為南向。向上接受服務(wù)請求，習(xí)慣上稱為北向。)
IIoT網(wǎng)關(guān)具有更嚴格的安全要求。它們充當(dāng)了在內(nèi)部生成以及存儲的數(shù)據(jù)與外部世界之間共享的傳遞機制。英特爾通過其"物聯(lián)網(wǎng)解決方案聯(lián)盟" 計劃，支持具有高級安全功能的原始設(shè)計制造商，如唯一的硬件ID、安全啟動、白名單和禁用板載外設(shè)(如 USB和COM端口)。
在考慮 IIoT網(wǎng)關(guān)時，邊緣管理同樣值得關(guān)注，因為它們需要在聯(lián)機時進行遠程管理，并在首選的云服務(wù)供應(yīng)商那里進行注冊。所需的安全配置和其它功能被整合到IIoT網(wǎng)關(guān)硬件中，并集成了全面的IIoT軟件解決方案。
如何選擇云服務(wù)供應(yīng)商？
您的企業(yè)可能已經(jīng)制定了首選的云服務(wù)供應(yīng)商的決策，這一切都基于內(nèi)部部署的計算機、服務(wù)器和操作系統(tǒng)首選項以及網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和其它因素。一些工業(yè)用戶選擇了微軟公司的Azure云平臺，而另一些則使用亞馬遜公司的AWS云平臺或谷歌公司的云平臺。盡管它們是最大的云平臺，但并不是唯一的云服務(wù)提供商。還有很多其它可用的服務(wù)商，每個供應(yīng)商都有其自己的長處和弱點。
對于尚未選擇選擇云服務(wù)供應(yīng)商的企業(yè)，請在決策前先考慮以下事項：
定價結(jié)構(gòu)是什么？是否容易理解，有沒有潛在的隱性費用？
比較計算能力是什么？在任何給定時間有多少個處理節(jié)點可用？提供了什么類型的數(shù)據(jù)庫，SQL數(shù)據(jù)庫還是其它數(shù)據(jù)庫？包括哪些類型的網(wǎng)絡(luò)，負載平衡、DNS、VPN 或其它類型的？
提供的存儲限制是什么？存檔，即所謂的"冷存儲"的能力和成本是多少？
數(shù)據(jù)中心位于何處？是否會因距離而有延遲？這將如何影響用戶體驗？
同樣重要的是云服務(wù)供應(yīng)商如何與現(xiàn)有的或計劃中的IIoT設(shè)備和軟件解決方案協(xié)同工作。選擇接受開放標(biāo)準(zhǔn)的解決方案對此會有所幫助。確保即時互操作性是工業(yè)云計算最佳實踐的重要第一步。
您的企業(yè)是否更喜歡專用的通信協(xié)議，
包括內(nèi)部使用和基于pub/sub的？
在重要行業(yè)中，內(nèi)部部署機器與云服務(wù)網(wǎng)絡(luò)之間的南向通信涉及多個行業(yè)協(xié)議，其中包括：
OPC Classic規(guī)范基于Microsoft Windows技術(shù)，使用COM/DCOM(分布式組件對象模型）進行軟件組件之間的數(shù)據(jù)交換。這些規(guī)范包括實時數(shù)據(jù)訪問(DA)、歷史數(shù)據(jù)訪問(HDA)、報警和事件(A/E)、XML 數(shù)據(jù)訪問(XML-DA）和數(shù)據(jù)交換(DX)、復(fù)雜數(shù)據(jù)、安全性和批處理。
OPC統(tǒng)一架構(gòu)(OPC UA）是一種以豐富的、面向?qū)ο?、安全的途徑交換信息的開放標(biāo)準(zhǔn)。它提供了一個與平臺無關(guān)的方法來映射和交換實時信息，同時保持與OPC Classic規(guī)范的兼容性。
Modbus是一種開放的通信協(xié)議，很多制造商將其廣泛應(yīng)用于多個行業(yè)。該協(xié)議涵蓋了串行線(串口通信和 ASCII 碼）以及以太網(wǎng)(Modbus TCP)。
簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP）允許設(shè)備向它連接的設(shè)備公開有用的信息。幾乎所有傳統(tǒng)的IT設(shè)備都可以處理SNMP請求。
BACnet是建筑自動化行業(yè)中使用最廣泛的開放式通信標(biāo)準(zhǔn)。
某些企業(yè)可能會使用專有通信方法，或者與某個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議一致，或完全不一樣。
北向通信涉及附加協(xié)議，需要較高的安全級別，并且經(jīng)常使用一個pub/sub機制。這些協(xié)議包括：
高級消息隊列協(xié)議(AMQP）提供基于流控制的、面向消息的通信，并具有用于消息傳遞保證的內(nèi)置選項。身份驗證和加密基于常用的網(wǎng)絡(luò)身份驗證和數(shù)據(jù)安全協(xié)議，如簡單身份驗證和安全層(SASL）和傳輸層安全性(TLS)。AMQP為設(shè)備之間的消息傳遞進行了優(yōu)化，支持命令和控制或工業(yè)自動化設(shè)備的讀寫功能。
消息隊列遙測傳輸(MQTT)是為SCADA環(huán)境和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建的，使用 " pub/sub "，通過特定應(yīng)用程序、自定義 JavaScript 對象表示法(JSON）或二進制格式來最小化有效負載。在全球范圍內(nèi)，IT部門對此協(xié)議廣泛接受， MQTT有許多開源示例，這些代碼采用多種流行的編程語言。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)帶寬成為重要的關(guān)注點時推薦使用 MQTT，并應(yīng)始終與安全通信方法(如 TLS）進行串聯(lián)。
安全超文本傳輸協(xié)議 (HTTPS）旨在為網(wǎng)頁通信計算模型中的請求和響應(yīng)提供服務(wù)。它可以更輕松地遍歷防火墻，而無需特定的IT策略來處理服務(wù)器請求消息，并以資源(如 HTML文件、內(nèi)容和完成狀態(tài)詳細信息）的形式返回響應(yīng)。
具象狀態(tài)傳輸(REST)/JSON 提供了一種無狀態(tài)的方式來實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)友好的信息訪問。它利用 HTTP 傳輸協(xié)議來傳遞數(shù)據(jù)，通常使用 JSON(它是一種靈活的輕量級格式，如 XML)來定義其演示文稿。
在考慮工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)硬件設(shè)備和配套的軟件解決方案時，企業(yè)需要仔細考慮南向和北向通信要求。
基于工業(yè)云的解決方案能帶來哪些好處？
云連接最初為用戶在確保安全性、減少硬件過時和可擴展性等方面帶來了好處。集成工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)之后企業(yè)可以獲得更多的附加值。這包括通過云服務(wù)提供商提供的連接應(yīng)用程序，獲取處于邊緣終端的客戶數(shù)據(jù)，并將其應(yīng)用于移動可視化或分析。實例包括能源管理或故障檢測與診斷、快速數(shù)據(jù)歷史記錄存儲和檢索。
某些IIoT網(wǎng)關(guān)軟件解決方案，為這種類型的應(yīng)用程序提供了無縫集成。SCADA系統(tǒng)和其它類型的接口、分析和歷史數(shù)據(jù)庫軟件，也可以連接到云服務(wù)提供商，訂閱 " IIoT Hub "，從這些應(yīng)用程序可以攝取所提供的數(shù)據(jù)。一個典型的例子是能源監(jiān)控，在IIoT網(wǎng)關(guān)硬件上運行IIoT網(wǎng)關(guān)軟件，可以連接到常用的電表、燃氣表或水表，以進行安全、實時的基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控和分析。另一個例子是創(chuàng)新的故障檢測和診斷， IIoT軟件可以提醒人員采取措施，防止設(shè)備故障或過度使用能源。
與其它新興技術(shù)一樣，基于云計算的技術(shù)也將不斷發(fā)展。集成了IIoT硬件和軟件的工業(yè)云解決方案，為企業(yè)帶來了設(shè)備監(jiān)控、預(yù)測維護和操作效率提升等附加值。在決策之前對硬件、云服務(wù)供應(yīng)商、及通信協(xié)議等進行充分的考慮，可以為企業(yè)的云集成計劃帶來最佳的實施效果。
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本文來自于《控制工程中文版》（CONTROL ENGINEERING China ）2018年5月刊《技術(shù)文章》欄目，原標(biāo)題為：工業(yè)云計算與IIoT的集成策略
