邊緣計算使能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)
定 價：69 元
叢書名：智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)叢書
- 作者：戴文斌宋華振彭瑜
- 出版時間：2023/5/1
- ISBN：9787111726647
- 出 版 社：機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TN929.5
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
本書從工業(yè)視角出發(fā)，對制造業(yè)體系架構(gòu)與發(fā)展過程進行回顧與總結(jié)，并在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的全新架構(gòu)下，闡述邊緣計算給制造業(yè)帶來的改變。首先詳細介紹了在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+邊緣計算的背景下工業(yè)軟件的模式變革和標準化進程，接著介紹工業(yè)邊緣計算中所需要的關(guān)鍵技術(shù)，包括確定性IP網(wǎng)絡(luò)、雙絞線以太網(wǎng)和先進物理層、OPC UA TSN、DDS等新一代工業(yè)通信技術(shù)、工業(yè)4.0管理殼以及工業(yè)邊緣計算建模語言IEC 61499，對工業(yè)邊緣計算的應(yīng)用場景（包括參數(shù)尋優(yōu)、熱備份冗余、預測性維護以及數(shù)字孿生等）進行了系統(tǒng)介紹。
隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代的來臨，制造業(yè)正在經(jīng)歷著一場前所未有的變革。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造、工業(yè)4.0等新概念層出不窮，推動制造業(yè)的信息化與智能化快速發(fā)展。另外，隨著芯片、通信與儲存技術(shù)的不斷提升，工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備的綜合性能獲得了極大的提高。為充分利用現(xiàn)場設(shè)備資源，邊緣計算應(yīng)運而生，從而使得過去不可能實現(xiàn)的智能變成可能。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的推進過程中，OT與IT融合難的問題越發(fā)明顯，一邊是以IT企業(yè)領(lǐng)銜的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺大規(guī)模挺進，另一邊是以O(shè)T企業(yè)領(lǐng)銜的制造系統(tǒng)信息化水平不斷提升，但工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺始終無法與制造系統(tǒng)完全雙向互通，實現(xiàn)智能算法與模型的真正落地。邊緣計算將成為OT與IT融合的紐帶，它是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實際載體，同時也是兩化融合的重要一環(huán)。
本書從制造業(yè)的控制與計算發(fā)展開始，分別以離散制造業(yè)和流程工業(yè)為例，回顧工業(yè)系統(tǒng)中控制與通信的發(fā)展歷史，進而介紹工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與邊緣計算的起源與發(fā)展，以及一些國外現(xiàn)有的邊緣計算架構(gòu)及案例；接著，解析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+邊緣計算的新體系架構(gòu)及其對工業(yè)軟件的影響，并且進一步介紹基于微服務(wù)的工業(yè)邊緣App以及應(yīng)用市場將對工業(yè)項目開發(fā)模式的改變；然后，介紹一些邊緣計算中時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）、OPC UA與管理殼、系統(tǒng)級建模語言IEC 61499和下一代IP等新技術(shù)，以及這些技術(shù)對工業(yè)的影響；最后，對一些潛在的工業(yè)邊緣計算應(yīng)用場景進行介紹，并對需求以及挑戰(zhàn)進行分析。
本書從OT從業(yè)者的角度出發(fā)，對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+邊緣計算架構(gòu)做出了新的詮釋，詳細講解了OT與IT融合的關(guān)鍵問題以及技術(shù)路徑，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用落地指明了方向，同時也為工業(yè)自動化、信息化、智能化的實施提供了有效的路徑。希望本書能為OT與IT從業(yè)者提供聯(lián)系的橋梁和紐帶。
前言
第1章 制造業(yè)中的控制與計算發(fā)展概貌 1
1.1 綜述 1
1.1.1 四次工業(yè)革命時期的制造自動化 1
1.1.2 與制造業(yè)相關(guān)的控制理論的發(fā)展進程 3
1.1.3 制造業(yè)控制和計算多級分層架構(gòu)的發(fā)展進程 4
1.2 流程工業(yè)和離散制造業(yè)的自動化發(fā)展進程 8
1.2.1 流程工業(yè)的自動化發(fā)展進程 8
1.2.2 離散制造業(yè)的自動化發(fā)展進程 10
1.3 工業(yè)現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展歷程 11
1.3.1 流程工業(yè)現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展歷程 12
1.3.2 離散制造業(yè)現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展歷程 14
第2章 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與邊緣計算發(fā)展現(xiàn)狀 16
2.1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與邊緣計算 16
2.1.1 邊緣計算 16
2.1.2 工業(yè)環(huán)境下的邊緣計算 17
2.1.3 工業(yè)邊緣的兩個視角 21
2.1.4 在工業(yè)邊緣構(gòu)建可靠的虛擬化和控制應(yīng)用 23
2.2 邊緣可編程工業(yè)控制器的發(fā)展 27
2.2.1 數(shù)據(jù)共享是制造業(yè)未來的急切需要 27
2.2.2 差異性是贏得市場競爭的重要手段 28
2.2.3 邊緣可編程控制器是OT與IT融合的利器 30
2.2.4 讓控制器具有內(nèi)生的信息安全 33
2.2.5 邊緣可編程控制器的軟件架構(gòu)和配置 36
2.2.6 小結(jié) 38
第3章 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)下邊緣計算體系架構(gòu) 39
3.1 工業(yè)邊緣計算體系架構(gòu) 39
3.1.1 工業(yè)系統(tǒng)體系架構(gòu)變化 39
3.1.2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺+邊緣計算下的軟件新需求 42
3.1.3 微服務(wù)架構(gòu)與工業(yè)邊緣計算 43
3.2 工業(yè)軟件新形態(tài)——工業(yè)App與工業(yè)應(yīng)用市場 46
3.2.1 工業(yè)邊緣應(yīng)用新模式 46
3.2.2 面向工業(yè)邊緣App的統(tǒng)一建模語言IEC 61499 49
3.2.3 輕量級容器化工業(yè)邊緣微服務(wù)應(yīng)用的運行環(huán)境 52
3.3 工業(yè)邊緣計算標準化進程 53
3.3.1 IEEE P2805.1邊緣計算節(jié)點自我管理協(xié)議 55
3.3.2 IEEE P2805.2邊緣計算節(jié)點數(shù)據(jù)采集、過濾與緩存管理協(xié)議 55
3.3.3 IEEE P2805.3邊–云協(xié)作機器學習協(xié)議 56
第4章 工業(yè)邊緣計算關(guān)鍵技術(shù) 58
4.1 下一代工業(yè)邊緣通信技術(shù) 58
4.1.1 工業(yè)以太網(wǎng)一網(wǎng)到底的發(fā)展 58
4.1.2 單對雙絞線以太網(wǎng)和先進物理層 65
4.1.3 OPC UA TSN 76
4.1.4 數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù) 100
4.1.5 確定性IP網(wǎng)絡(luò) 123
4.2 工業(yè)4.0管理殼 125
4.2.1 工業(yè)4.0參考架構(gòu)模型RAMI4.0和資產(chǎn)管理殼的概念 125
4.2.2 工業(yè)4.0基本元件模型 127
4.2.3 資產(chǎn)管理殼的基本結(jié)構(gòu) 130
4.2.4 工業(yè)4.0基本元件的開發(fā)實踐概述 132
4.2.5 PLCopen關(guān)于AAS開發(fā)的進展 142
4.3 工業(yè)邊緣計算建模語言IEC 61499 145
4.3.1 IEC 61499功能塊標準簡介 145
4.3.2 IEC 61499與IEC 61131-3的區(qū)別 151
4.3.3 IEC 61499應(yīng)用前景 153
4.4 工業(yè)邊緣計算與機器學習 154
第5章 工業(yè)邊緣計算潛在應(yīng)用場景 157
5.1 參數(shù)尋優(yōu) 157
5.2 熱備份冗余 159
5.3 預測性維護 161
5.3.1 預測性維護的發(fā)展 161
5.3.2 預測性維護的場景 163
5.3.3 預測性維護的方法 165
5.3.4 預測性維護的實現(xiàn) 168
5.3.5 小結(jié) 171
5.4 數(shù)字孿生 171
5.4.1 數(shù)字孿生產(chǎn)生的背景 172
5.4.2 數(shù)字孿生的特征 176
5.4.3 工業(yè)數(shù)字孿生 181
5.4.4 邊緣架構(gòu)中的數(shù)字孿生 183
5.4.5 數(shù)字孿生應(yīng)用場景分析 185
結(jié)語 190
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