既有的工控系統如何向物聯網化演進？

　　目前，工業控制系統正從傳統的復雜無序的控制系統，向簡化、整潔、開放的物聯網控制系統演變(如圖1)。二者的區別是：過去各個OT(操作技術)和IT(信息技術)設備是分立的，而現在控制端在云端(如圖1右側)。圖1中，黃色框是運營/操作功能(OT)，藍色框是典型的IT功能，包括監控體系、資產體系等。

　　圖1 傳統控制系統向物聯網控制系統演進

　　圖1左側黃色產品塊來自GE、西門子、施耐德等公司產品。現在的任務是把這些實體的小盒子變成虛擬的，放到云端上，從而實現系統的簡化。例如，過去沒有虛擬化，需要增加一個功能就要增加一臺服務器，其缺點是過去一臺服務器也許不能用滿，會造成服務器資源的浪費。現在同一個大盒子按照資源量進行虛擬功能分塊，可把資源集成在一臺服務器上。

　　從左到右的演變可能需要5~10年時間。時間長短主要取決于商業模式的問題，例如有的公司剛購置了一個黃色小塊的功能，為了實現投資回報，不可能把以前的設備全部推倒重來。另外，新技術的應用也需要時間，例如核電廠的測試需要花費時間。再有不同行業的科技應用速度有快有慢。

　　云與邊緣

　　云是無處不在的。我們身邊的產品就有云服務，例如手機和電腦用到了云服務。云服務提供商有美國的微軟Azure、亞馬遜AWS等公司，中國有BAT(百度阿里騰訊)等。

　　圖2 物聯網從云到邊緣的框架

　　圖2左側是云，右側是邊緣(Edge)，中間是二者之間的轉變。物聯網計算覆蓋云和邊緣。

　　Titamiun Control定位工控/邊緣

　　近日，風河公司行業解決方案部門高級總監Ricky Watts先生來京，向電子產品世界的記者介紹了用于邊緣的虛擬化平臺(圖2中的紅色框)及風河2017年的新產品——Titamiun Control。

　　邊緣有Fog(霧)和Mist(薄霧)。那么為何有了云，還要有邊緣?首先為了節省時間，一些計算/盡可能放在離設備近的地方。例如機器人要執行任務：擰一個螺釘，把控制功能放在云上，再從云到設備再返回到云，耗時較長。其次是監管的需要，例如中國開個工廠，例如核電廠，把數據放到美國的云上，是不太合理、合法的。再有就是邊緣會產生海量的數據。據統計，在邊緣生成的數據99%被扔掉了，因為數據量太大，不能送到云端上，例如一些電機產生的數據量會達到TB級別的數據量。

　　但是這些控制端也需要安全和高效。為此，風河推出了Titamiun Control產品。實際上，風河Titanium家族有三款產品：Titamiun Cloud, Titamiun Edge和Titamiun Control。前兩款基于通信/電信，后者定位工控等邊緣設備。

　　可見，Titamiun Control是基于Titamiun Cloud的整個生態系統而產生的，特點是高可靠性和低延遲性。另外，工業市場需要有針對性的產品，例如水電氣等系統對安全性和可靠性要高，為此，Titamiun Control比Titamiun Cloud的安全性更強。

　　Titamiun Control的特點是安全

　　Titamiun Control軟件包括三部分。

　　*開源軟件。計算節點的應用和服務從Windows展開。之前是在Windows上運行，現在可以讓系統快速高效地轉到Titamiun Control平臺上。無論是PLC還是SCADA(監控和數據采集)等其他服務，可以毫不費力地轉到Titamiun Control上。(如圖3上側)。這樣可以縱向在云平臺上集成。

　　圖3 Titamiun Control工業云平臺

　　Titamiun Control軟件有三層集成系統，這對工業客戶十分重要，例如二三年后可替換硬件平臺，又不會對網絡產生影響。同時在安全方面，增加安全性能時不會對整個系統造成干擾。總之，Titamiun Control的宗旨是提供與之前一樣好甚至更好的性能。

　　*實時性。在物聯網邊緣希望始終實現實時的要求。風河一直致力于把Titamiun Control開發成實時系統。

　　*安全。在安全方面有些特別的功能。眾所周知，傳統系統中有套特有的方式保證安全，而Titamiun Control有三種方法確保安全(如圖4)。一種是自上而下的經典安全模型，例如像筆記本電腦的開機，需要密碼認證。

　　第二種差異化的方式是自下而上，有受信平臺模型(TPM)。如果一個軟件沒有解密密碼，軟件就無法安裝到平臺上。所以圖4下側藍框部分如果沒有密碼就無法安裝。

　　圖4 三種保證安全的方式

　　第三種是穿越整個系統。Titamiun Control有ITA(集成測量架構)，在系統運行過程中，如果有人想登陸或改變數據，軟件會模擬并自動關閉系統。

　　應用案例：水處理系統

　　Titamiun Control的系統平臺可用于公用事業，諸如水處理和發電等，特點是高安全性。

　　圖5是水處理使用模型。無論是地下取水或回收水等，都要確保系統安全。在水處理過程中需要用到水泵和檢測器等，需要用到模擬器(simulator)，把運轉過程放到模擬器上去模擬運轉(圖5中)，即把它放到Titanium Control上。為何這么做?因為Titanium Contro平臺能盡可能接近工廠中的實際情況。如果在模型器中運轉良好，就會復制到真實的工廠中(見圖5藍色箭頭)。綠色箭頭是把模型復制到真實工廠之后，會衡量結果，同時和模擬器中的結果對比。

　　圖5 水處理使用模型

　　現在模型系統和操作系統是分開的。但是隨著技術可用性更高，可以把模型系統和實際操作系統放到同一平臺上。

　　目前此過程還是手動/人為過程，需要很多人參與，最終將實現系統的全自動化，無需耗費人力。盡管這是未來的目標，但相信會很快實現。

　　通過此案例，可以看出Titanium Contro在物聯網中扮演中重要作用：把計算帶到邊緣。

　　小結

　　Titanium Control的特點如下：

　　*開放性強。Titanium Control采用開源軟件和開放的API，所有開發者都能在上面施展拳腳。

　　*擴展性強。從小電腦系統到大平臺和大系統都可以用。

　　*安全性高。

　　*立即就可購買，而且很多用戶正在使用。

　　*深厚的工業根基。風河自成立以來，一直把軟件用到工業市場中，有悠久的歷史。