工业自动化设计人员必须始终将基本设备操作和安全作为首要关注点。但现在这些用户正在密切关注如何实现数据访问和连接的次要目标，这些目标通常被描述为工业物联网开发 功能或边缘通信功能。有时，这些用户希望从一开始就内置物联网开发功能，而在其他情况下，他们只是想确保其系统面向未来，以便以后可以轻松添加物联网开发。

近年来，涉及操作技术 (OT) 控制的工业制造最终用户和机器制造商原始设备制造商 (OEM) 已经开始认识到隐藏在他们直接掌握之外的潜在价值：自动化系统中包含的数据。访问这些数据，将其传输到方便的地方（例如本地或基于云的信息技术（IT）资源），然后对其进行分析和采取行动，可以使这些用户能够更有效地运行其系统，提高安全性并最大限度地延长正常运行时间。

这个领域不存在一刀切的解决方案。完整的 OT/IT 解决方案需要正确的软件、通信协议和网络解决方案才能在一系列硬件产品上运行，例如：

• 大型紧凑型可编程逻辑控制器 (PLC)

• 边缘控制器

• 安全控制器

• 输入/输出 (I/O) 模块

• 运动控制

• 网关

• 人机界面 (HMI)

• 工业 PC (IPC)

最重要的是，有了如此多的选择和可能性，工业自动化设计人员可以从提供最广泛兼容边缘的产品组合中选择自己需要的产品，从而在开发小型和大型应用程序时得到最好的服务，并且最有效地开发应用程序- 准备好的设备。

小型/中型/大型自动化设计师

OEM 和最终用户更喜欢最大程度地标准化自动化设计。这最大限度地减少了他们需要订购和库存的产品品牌/型号的数量，并最大限度地提高了用户的熟悉度和效率。另一方面，好的设计需要针对每种情况应用正确的产品。对于小型单元控制应用和本地化操作，紧凑型 PLC 即可满足要求。在项目规模和要求增长到一定规模之前，在小型输送机系统上使用大型 PLC 或成熟的边缘控制器可能不是实现自动化的最具成本效益的方法。

设计人员会发现，最简单的选择是从 PLC 系列中进行选择，为从小单元控制到大型监控安装的任何应用创建可扩展的适当尺寸的解决方案，特别是当该产品组合提供一致性和以下特性时：

• 外形尺寸可用于各种本地I/O（基于切片或基于机架）、机上远程I/O 以及其他形式的I/O，具体取决于目标应用。

• 可扩展选项，因此用户可以根据需要选择内存、性能、I/O 功能以及运动等高级功能。

• 所有型号均包含 1Gb 以太网端口；可以选择在较大型号上添加端口。

• 能够支持一种或多种现场总线协议，如PROFINET、Modbus 或其他协议。

• 能够使用OPC UA 与HMI/SCADA 系统以及新型边缘设备进行安全通信。

• 可使用通用软件开发套件进行配置以进行控制和数据处理。

• 获得安全设计产品二级认证。

尤其重要的是通过千兆位以太网进行安全 OPC UA 通信的可用性。 OPC UA 是一种领先的本地通信协议，可确保任何 OT 控制器准备好与所有类型的独立边缘操作系统进行交互，以将数据传输到 物联网开发 工作的 IT 系统。这种控制与边缘处理的分离对于保持 OT 系统免受 IT 威胁的可管理保护至关重要。

OT/IT 集成规模较小

高速确定性控制需要各种规模的 PLC。当应用程序需要更多内存和 I/O、模块化可扩展性、冗余和集成运动控制时，大型 PLC 就有其用武之地。这些较大的 PLC 通常还具有支持 OT/IT 与边缘计算集成和更多协议选择的功能集。但对于无数需要本地控制的小型系统和机器来说，设计边缘就绪自动化的最佳且最具成本效益的方法是什么？设计人员不应仅仅因为应用程序已本地化并且 I/O 数量较少而被迫牺牲 OPC UA、1Gb 网络和加密数据传输等数据相关功能。

为了在不破坏现有自动化的情况下仅连接几个 I/O 点，最佳解决方案通常是在小型本地面板或分布式机上 I/O 块中添加模块化 I/O。这些可以连接到附近的边缘就绪 PLC，或者可以通过 PROFINET 总线耦合器连接到任何支持边缘的控制器或 IPC。后者可能更可取，这样当前正在操作设备的 PLC 就不需要受到干扰。

在某些情况下，可能需要从可配置安全控制器（例如智能可配置安全继电器）收集数据。其中许多设备都包含 PROFINET 等工业通信协议，因此它们可以连接到边缘就绪或支持边缘的设备。主要区别在于这些控制器还可能具有重要的可用扩展数据和诊断数据。

然而，对于许多新机器和改造情况，最佳解决方案是边缘就绪的紧凑型 PLC 控制器。这些尺寸合适的设备具有足够的 I/O 来处理常见需求，并且可以对它们进行编程以进行本地控制、监视或两者兼而有之。这些设备还可以执行数据预处理，例如根据离散输入增加生产零件数量的运行计数器。使用板载以太网端口，这些紧凑型 PLC 可以将信息传输到更高级别的边缘设备。

自动化设计师，产品组合优势

有多种类型的紧凑型 PLC 可供选择，但只有少数几种是更大、更全面的产品组合的一部分。为什么这很重要？由于用户希望无论机器或应用程序规模如何都可以使用可扩展的解决方案，因此他们可以通过最少的学习和工作来创建强大的自动化项目。只有当自动化产品供应商扮演值得信赖的合作伙伴的角色，了解挑战，并通过提供各种规模的 PLC、边缘控制器、HMI、SCADA、运动控制器、伺服系统和驱动器、安全、等等。

为了配置这些系统，当设计人员选择合适尺寸的自动化设备时，他们不想学习如何使用新的编程环境。相反，他们更喜欢一致的环境，因此所有配置工作都有一个工具集和一个工具链。

这种一致性的概念也应该适用于控制和边缘实现理念。确定性控制与通用分析和边缘计算有很大不同。出于性能和网络安全的原因，这两个域应保持独立，但能够彼此安全地协作。

确定性方面在某些所谓的护栏内运行，以确保系统安全并稳健运行。逻辑编程很少改变，并且由于它是面向生产的，因此应该与潜在的有风险的外部影响（例如工厂网络和互联网连接）隔离。它需要针对 OT 人员进行定制，他们通常比 IT 编程更熟悉梯形逻辑和 IEC 语言。

边缘计算和 物联网开发 环境配置有其他更以 IT 为中心的语言，如 Python、C++ 和相关应用程序。这一端不仅面向互联网，因此必须提供网络防御，而且它发展迅速，应该更容易更新，而不影响确定性操作。然而，边缘计算任务必须能够与确定性端安全地交互，以收集数据并提供操作设置更新。

全面的自动化产品组合将包括确定性控制、边缘计算、I/O、安全性，甚至是旨在协同工作的运动控制产品。用户只需要学习如何使用一套开发软件，使他们能够一致地创建确定性编程并将其部署在适当大小的平台上。同样，边缘代码和应用程序或支持边缘的 HMI 软件套件应该一致运行——无论是部署在边缘控制器、IPC 还是服务器上。

面向未来的自动化应用

实施适当规模的自动化对于从生产工厂到工作单元、机器控制到简单监控几个点的应用都很重要。当然，应根据自动化需求来选择边缘控制器、大型 PLC 和紧凑型 PLC 并确定其规模。但 IT/OT 融合以及支持当前和未来数据处理需求的关键是选择通过 1Gb 以太网连接提供安全 OPC UA 的控制器（任何规模）。安全控制器、智能 I/O 等一系列其他产品也应该能够与自动化以互补的方式工作。

为了简化设计、面向未来并确保它们为工业物联网开发做好准备，设计人员应该寻找一种自动化产品组合，在整个产品系列中提供确定性控制和通用边缘计算的一致性，并具有确保不牺牲任何网络功能的自动化产品组合以满足数据收集的要求。这将最大限度地减少设计工作量，实现工作的重用和可移植性，并为将解决方案部署到各种规模的应用程序提供最佳的灵活性。