物聯(lián)網(wǎng)（IoT）越來(lái)越多地被視為“云端加邊緣”范式中計(jì)算的下一步發(fā)展，越來(lái)越多的設(shè)備正在連接到互聯(lián)網(wǎng)。計(jì)算能力正在集成到這些連接的設(shè)備中，并將越來(lái)越多的收集數(shù)據(jù)從邊緣傳輸?shù)皆?，其中采用智能分析?lái)提取信息。

物聯(lián)網(wǎng)可以改變企業(yè)及其運(yùn)營(yíng)，也許甚至可以改變工業(yè)自動(dòng)化環(huán)境，它可以解決公司每天面臨的許多挑戰(zhàn)，例如資產(chǎn)可用性，產(chǎn)量，吞吐量和庫(kù)存成本。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，IIoT

然而，在許多不同工業(yè)部門(mén)中運(yùn)營(yíng)的公司通常會(huì)使用傳統(tǒng)上獨(dú)立執(zhí)行離散功能的設(shè)備。在許多使用案例中，設(shè)備將繼續(xù)以傳統(tǒng)方式制造和維護(hù)，但其他設(shè)備將需要遷移策略來(lái)連接先前未連接的設(shè)備并實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)。事實(shí)上，根據(jù)Berg Insight最近的研究，自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量預(yù)計(jì)將以27.2％的復(fù)合年增長(zhǎng)率達(dá)到4350萬(wàn)。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在轉(zhuǎn)變工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的關(guān)鍵是虛擬化，它實(shí)質(zhì)上使先前的分立子系統(tǒng)能夠整合到一個(gè)系統(tǒng)中。它為開(kāi)發(fā)人員和系統(tǒng)集成商帶來(lái)了低風(fēng)險(xiǎn)和上市時(shí)間的優(yōu)勢(shì)，他們希望整合具有不同要求的系統(tǒng)，例如需要使用實(shí)時(shí)，嵌入式或通用操作系統(tǒng)。工業(yè)控制系統(tǒng)通常會(huì)實(shí)現(xiàn)多個(gè)電路板以支持不同的應(yīng)用?？删幊踢壿嬁刂破?，PLC和運(yùn)動(dòng)控制是時(shí)間關(guān)鍵型應(yīng)用，RTOS可提供最佳的確定性能; 而控制臺(tái)和數(shù)據(jù)采集應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)人員可能需要嵌入式操作系統(tǒng)，以便于使用。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)需要許多關(guān)鍵要素，包括承載數(shù)據(jù)分析處理的云或數(shù)據(jù)中心，以及使網(wǎng)絡(luò)“邊緣”的設(shè)備能夠連接到每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。其他也進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)入云端。在工業(yè)環(huán)境中，這為連接以前未連接的設(shè)備提供了重要機(jī)會(huì)。

對(duì)于在工業(yè)環(huán)境中運(yùn)營(yíng)的公司而言，每天面臨的主要挑戰(zhàn)是資產(chǎn)可用性，產(chǎn)量，吞吐量和庫(kù)存成本：所有這些都可以通過(guò)最新的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案來(lái)解決。IIoT中用于許多應(yīng)用以及工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的中央支持技術(shù)是虛擬化，它實(shí)質(zhì)上使先前的離散子系統(tǒng)能夠整合到單個(gè)系統(tǒng)中。

一些工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)有多個(gè)電路板，因?yàn)樗鼈冎С指鞣N應(yīng)用，例如控制臺(tái)，數(shù)據(jù)采集，可編程邏輯控制器（PLC），運(yùn)動(dòng)控制和機(jī)器視覺(jué)，每個(gè)都有不同的要求。

IIoT中的虛擬化技術(shù)

最新的虛擬化技術(shù)允許系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行多個(gè)RTOS和嵌入式操作系統(tǒng)，每個(gè)操作系統(tǒng)都運(yùn)行在虛擬機(jī)管理程序或虛擬機(jī)（VM）軟件層之上的專用處理器核心上。此配置啟用時(shí)間關(guān)鍵型應(yīng)用程序的確定性行為，允許它們不受非實(shí)時(shí)任務(wù)的影響而運(yùn)行，否則這些任務(wù)將在非虛擬化系統(tǒng)上競(jìng)爭(zhēng)CPU資源。

開(kāi)發(fā)人員可以構(gòu)建具有在所有操作系統(tǒng)上同時(shí)運(yùn)行的應(yīng)用程序的系統(tǒng)，或者根據(jù)需要選擇僅將應(yīng)用程序移植到操作系統(tǒng)的子集。虛擬化可以為工業(yè)自動(dòng)化公司帶來(lái)許多好處，使其轉(zhuǎn)向統(tǒng)一模型并將功能組合到一個(gè)控制器中。降低BOM成本是一個(gè)主要因素，因?yàn)閷⒁郧皳碛凶约旱臋C(jī)箱，PCB和散熱冷卻解決方案的功能組合到一個(gè)控制器中可以消除大量的冗余硬件。它還意味著減少系統(tǒng)設(shè)備占地面積，可能會(huì)節(jié)省大量成本。

IIoT合作

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)IIoT的另一個(gè)方面是，將有許多供應(yīng)商，實(shí)際上更像許多供應(yīng)商，需要合作共同提供完整的解決方案。通常由一個(gè)供應(yīng)商領(lǐng)導(dǎo)，所有部件的互操作性是關(guān)鍵。列表可以變得全面，傳感器，控制執(zhí)行器，網(wǎng)關(guān)，通信網(wǎng)絡(luò)和管理軟件。獲取將數(shù)據(jù)發(fā)送到聚合點(diǎn)（例如網(wǎng)關(guān)）的簡(jiǎn)單恒溫器可能會(huì)遇到將數(shù)據(jù)從Modbus移動(dòng)到IP網(wǎng)絡(luò)的情況。值得慶幸的是，翻譯層以及開(kāi)放系統(tǒng)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)（如MQTT和RESTful）的使用使這個(gè)“合作伙伴互聯(lián)網(wǎng)”變得簡(jiǎn)單易行。

對(duì)大型IIoT部署的日益普遍的觀察涉及可用的網(wǎng)絡(luò)帶寬。工業(yè)機(jī)器人每小時(shí)可能不會(huì)產(chǎn)生與噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)一樣多的遙測(cè)信息，但是來(lái)自它們的操作診斷數(shù)據(jù)可能很重要。

以智能方式管理這種機(jī)械和設(shè)備，最小化傳感器變得至關(guān)重要。例如，是否需要將每個(gè)配有傳感器的燈泡與基于云的服務(wù)進(jìn)行通信？接收的預(yù)過(guò)濾數(shù)據(jù)僅在異常消息上發(fā)送或控制一組燈，或者可能通過(guò)API基于其他接收的環(huán)境光或移動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)傳遞到網(wǎng)關(guān)的照明控制可以幫助減少不必要的流量而不會(huì)對(duì)操作產(chǎn)生任何影響能力。

IIoT實(shí)現(xiàn)

目前市場(chǎng)上推出的是IIoT構(gòu)建模塊解決方案 - 例如英特爾工業(yè)系統(tǒng)整合系列 - 通過(guò)預(yù)先集成關(guān)鍵軟件和硬件組件（包括網(wǎng)關(guān)和設(shè)備功能）提供應(yīng)用就緒平臺(tái)。采購(gòu)硬件和軟件，集成虛擬機(jī)管理程序，操作系統(tǒng)和安全軟件，以及整體解決方案的驗(yàn)證可以花費(fèi)6到9個(gè)月的時(shí)間。

結(jié)果是，利用虛擬化功能的這些類型的解決方案可以顯著降低開(kāi)發(fā)人員的風(fēng)險(xiǎn)和開(kāi)發(fā)時(shí)間，對(duì)于希望獲得更低運(yùn)營(yíng)成本，工廠占地面積，能耗和支持工作的工業(yè)環(huán)境中的制造商而言，這可能是一條極具吸引力的途徑。簡(jiǎn)而言之，它可以在下一代智能工廠中實(shí)現(xiàn)相對(duì)容易的自動(dòng)化擴(kuò)展。