利用边缘计算平台快速实现 HMI/SCADA 解决方案的现代化并最大限度地提高可靠性
自现代自动化和控制问世以来，传统的 HMI/SCADA 架构已经存在了多年，为用户提供了操作设备和设施的能力。尽管这一切都很好，但随着数字化转型的迅速发展，对更好、更快、更便宜的解决方案的需求有所增加。在这里，有时候好是不够的。
让我们来看看组织如何利用边缘计算平台快速实现 HMI/SCADA 解决方案的现代化并最大限度地提高可靠性。
什么是边缘计算？
Gartner 将边缘计算定义为分布式计算拓扑结构的一部分，在这种拓扑结构中，信息处理位于事物和人产生或消费信息的边缘附近。
Gartner 确定了边缘计算下的多个级别。
- 设备边缘 — 在这里您可以找到 PLC、DCS 和其他嵌入式控制系统
- Gateway Edge — 这里有连接控制器的网关
- Compute Edge — 它由边缘服务器和其他车间监视和控制设备组成
- 本地和区域数据中心边缘-在这里您可以找到微型数据中心和控制室设备
- 集中式云和全球数据中心——在这里您可以找到指挥中心和企业解决方案
本质上，Gartner 边缘计算拓扑是普渡大学工业控制系统模型的边缘版本。将Gartner Edge拓扑与普渡大学模型相结合，为我们提供了从设备网关和计算边缘一直到企业的整个边缘产品组合的完美视图。
Gartner 拓扑与普渡大学模型
为什么边缘计算很重要？
为了了解如何利用边缘快速实现HMI和SCADA解决方案的现代化并最大限度地提高可靠性，让我们首先谈谈工程师在其自动化和控制系统中部署或操作HMI和SCADA时面临的三大挑战。
挑战 1：传统系统和过时的手动流程
随着越来越多的公司踏上数字化转型之旅，对数字化的需求也随之增加。话虽如此，对于拥有传统系统和旧流程或手动流程的组织来说，向数字化转型可能是一项挑战。在自动化和控制领域，许多客户有兴趣连接更多设备以获得更好、更准确的读取，将信息转化为知识。同样的客户希望将所有边缘解决方案集成到企业中，他们希望能够以截然不同且有用的格式访问这些知识，无论他们身在何处。
挑战 2：不同的自动化孤岛
随着时间的推移，控制系统会老化，扩展和升级会增加更多节点，使用户拥有多台计算机用于 HMI/SCADA、Historian、MES、APM、高级应用程序和工程，即不同的自动化孤岛。结果是多个孤立的节点难以维护和操作。
挑战 3：计划外停机
正如任何 OT 专业人员都知道的那样，计划外停机在生产环境中是不可接受的。计划外停机非常昂贵，在某些情况下可能会导致财产损失。
你如何解决这些挑战？答案：边缘计算
开关很简单。将传统架构的现有计算机和服务器替换为单一、容错或高可用性的边缘计算平台。
受益于不折不扣的计算设备
在 OT 环境中，您需要一个易于管理、可靠且易于由 OT 团队维护的系统。
Stratus ztC Edge 提供了一款不折不扣的计算设备，设计用于部署在工业环境中，这与商用服务器不同。它可以在偏远和危险的环境中运行，并获得了 I 级 2 级认证。它是一种计算设备，可在机器和/或处理区域提供本地控制和监控。另外，您可以将其安装在与 UPS、DCS、PLC 和其他控制设备相同的控制面板中。
利用内置虚拟化
Stratus 边缘计算平台具有内置的虚拟化和冗余功能。这使组织能够用更少的资源做更多的事情，并启用和加速自动化。如果组织在偏远和/或危险地点安装HMI或SCADA设备，而帮助设置和维护基础架构的IT专业人员有限或根本没有，则这一点尤其重要。内置虚拟化还允许您将多个HMI和SCADA软件以及Historian、MES、批处理、资产性能、工程和编程等其他高级软件整合到一个设备中，否则这些应用程序本来可以安装在多台计算机上。
在边缘启用网络安全
边缘计算平台可防止外部攻击，无论是网络攻击还是其他攻击，因为大多数都具有内置的安全功能，例如：
- 基于主机的防火墙，允许您将 IP 地址或域名列入黑名单或白名单
- 受限 USB 端口，有助于防止恶意软件传播
- 基于角色的访问控制，对特定用户和群组进行授权
- 安全的通信协议和有助于防止网络攻击的可信启动
提供冗余。防止停机。
提供更可靠、更现代的 HMI 或 SCADA 系统的最佳和最简单的方法之一是使用具有内置冗余功能的边缘计算平台。内置冗余的边缘平台具有真正的高可用性功能，可以防止意外停机的发生，而不仅仅是从停机中恢复。此外，您无需设置难以实施的集群解决方案，并且无需购买额外的软件许可证即可节省资金。
在 HMI 和 SCADA 解决方案中使用边缘计算平台的优势。
工作负载整合
借助边缘计算，您可以将多个物理资产整合到一台更高级的虚拟化边缘计算机或服务器中。部署的设备更少意味着需要维护和操作的设备更少，所需的面板空间和布线更少，并且您的所有软件资产都可以在单个冗余且经过工业强化的边缘设备中使用。此外，一台设备可以更轻松地在需要GMP、验证和监管的行业中实施解决方案。
运营弹性
你的软件只有在它运行的平台上才能有效。关键任务应用程序需要一个能够防止计划外停机、提供冗余且易于实施的平台。您可以安装在恶劣环境（温度、振动、湿度、I 级 2 级）中的坚固型边缘平台，可以与 PLC、驱动器和其他控制设备一起安装在控制面板中的平台，以及一个有助于保护您的控制基础设施免受网络攻击的平台。
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