智能工厂是一种将制造或生产的各个方面数字化以实现数字化的设施。该操作通过连接的设备和系统不断记录数据，然后传播这些数据，使机器能够运行自我优化程序。此类计划可帮助工厂缩短给定最终产品的生产时间，主动预防机械问题，并简化相互关联的制造任务。利用云工具、人工智能、工业物联网和大数据分析来监控供应链预测并触发生产线做出响应的集成式智能工厂建设方法的适应性越来越强。支持智能工厂功能的网络现在让我们看看智能工厂连接的细节。支持智能工厂功能的工业协议通常需要对物理组件进行认证。CAT5e和CAT6以及以太网供电(PoE)连接在自动化机器和机器人中变得越来越普遍。此外，灵活的CAT5e和CAT6电缆支持CC-Link工业以太网(IE)网络，并为北美市场提供电缆运营商捆绑组件，并通过UL认证。考虑支持CC-LinkIEField工业网络并允许低至1毫秒的数据交换以实现实时设备控制的工业控制器。其中一些控制器还利用网络进行远程监控、边缘计算、数据计算以及硬件和软件集成。这些控制器通常安装Windows10IoT，但也可以使用操作系统VxWorks和开放平台Edgecross来处理和分发数据。其中一些工业计算机甚至包括兼作人机界面(HMI)的触摸屏。HIPERFACEDSL的主要优点是它允许通过一根电缆路由电机电源和位置反馈，从而降低复杂性和成本。此外，智能HIPERFACEDSL编码器包括存储电机信息的内部存储器，因此在初始连接时，伺服驱动器可以查询此信息以帮助进行自动化电机调试。同样，基于以太网甚至数字用户线(DSL)电缆的单电缆解决方案改进了包含线性执行器的机械，通常提供与来自不同制造商的放大器的兼容性，以实现快速无缝的控制器到执行器集成。单电缆IO-Link也越来越多地用于工业连接。一些智能电机供应商已经开始将IO-Link主要产品集成到核心产品中，以支持分散式自动化概念的可连接传感器。当然，可以通过工业以太网或CAN总线进行通信的电机不需要作为辅助设备连接到IO-Link网络。IO-Link还可以将组件上的传统模拟连接器数字化，以实现双向通信和更快的调试时间。难怪有人在控制端使用IO-Link连接来支持多协议和串口接口。智能工厂功能的协议和云连接考虑工业物联网连接中使用的各种协议和通信，例如SCADA、MES和企业资源规划(ERP)架构。这些是IT/OT（运营技术）融合中涉及最多的——通常涉及企业级任务、网关和其他通过标准网络浏览器进行系统配置的连接……以及运营调整和其他管理操作。需要明确的是，全面的SCADA安装在大数据捕获和处理、历史数据的维护和使用以及分析程序的执行方面表现出色。然而，智能工厂解决方案允许更快地设置远程访问网络、边缘计算系统以及相关机器设置和数据的中央或机内(HMI)控制。许多IIoT安装中使用的是结构化查询语言(SQL)，它允许编程将数据和事件日志同步到MySQL和MSSQL数据库服务器。这样做的好处是IT人员访问比依赖控制的替代方案更容易实施。无论系统采用RaspberryPi等基本控件，还是使用复杂的基于PC的物联网数据库接口（通常需要额外的硬件和软件），都是如此。此外，大量采用基础设施、平台和软件即服务（分??别为IaaS、PaaS和SaaS）或云服务来支持多管齐下的IIoT设计方法（涉及软件、硬件和连接）。其中包括阿里云、腾讯云、谷歌云、IBM云和甲骨文云。然而，在美国，当今机器自动化的两个领先的公共云服务提供商是：AmazonWebServicesInc.和AWS云软件和服务MicrosoftAzureIoTEdge云软件和服务此类云服务主要支持数据库的使用——通过AmazonSimpleStorageService或S3存储桶和AmazonDynamoDB托管数据库服务、在线和本地应用程序以及按需计算能力等产品。与后者相关的是AWSLambda服务，它允许Python、Node.js、Java和C#编程在该服务的服务器上运行。HMI允许最终用户充分利用这些IIoT功能。当然，云服务还有其他功能。推动工业物联网采用AWS和Azure的部分原因是越来越多的工程师已经习惯于在这些平台上构建自己的基础设施。毕竟，基于云的数据服务将工程师从底层硬件和软件的额外设计工作中解放出来——因为提供商执行IT任务。AWS和Azure还允许使用抽象化数据流和通信的软件——通过具有吸引人的GUI的开发环境简化一些设计工作，使工程师从处理编程细节中解放出来。云服务还通过运行操作系统和应用程序的虚拟机促进高级工程……设计工程师可以控制这些虚拟机。更重要的是，云服务可以在采用发布-订阅原则的协议上容纳各种通信服务，成为所有这些服务的主服务。这消除了在系统设置过程中进行耗时寻址的需要。所有这些功能都可以促进高级功能，包括机器学习以分类和提取数据，并做出预测以提示机器和生产调整。一个相关的趋势是提供商越来越多地使用预先计划的云门户。这些门户是连接用户控制器和触摸屏HMI的在线服务，为工程师提供了一种开始使用IIoT的简单方法。然后，工程师可以根据趋势自定义HMI屏幕和仪表板，并使用由云门户管理的规则引擎配置HMI电子邮件通知。功能列表不胜枚举。一些安排允许对组件进行远程软件更新，以及远程查看组件的Web可视化。AWSGreenGrassCore认证的触摸屏HMI和控制器基本上利用AWS，包括AWSLambda和ThingsGraph，让连接的边缘设备（例如传感器和执行器）处理它们在本地生成的数据，并使用云进行数据管理、存储和分析。借助AWSIoTGreengrass，连接的设备还可以运行来自DockerInc的容器化服务的Docker容器。回想一下，在工业编程的上下文中，容器是一段可执行软件，其中包含独立运行应用程序所需的代码、系统工具、运行时、库和设置。在许多机器设计中，容器旨在与其他系统通信和同步数据，或执行各种预测——即使在与Internet断开连接时也是如此。在容器中构建应用程序的优势包括：易于部署到设备软件的可移植性，允许在不同平台上使用通过为工程师的应用程序提供沙箱来提高安全性一些HMI和DIN导轨安装控制器接受Docker安装，事实上，一些供应商定期发布预制容器以扩展这些产品的服务。无论HMI在何处连接到云，它都可能以某种IIoT能力为企业分析和持续运营改进提供信息。这适用于涉及一到数百台机器的自动化安装。支持IIoT功能（包括各种形式的数据通信和与边缘设备的HMI连接）的协议包括：开放平台通信统一架构(OPCUA)具象状态传输或(REST)及其应用程序编程接口(API)高级消息队列协议(AMQP)消息队列遥测传输或MQTTMQTT是许多物联网连接结构的核心，这是一种支持传感器和移动设备之间可扩展通信的协议。任何支持MQTT的内置设备都非常有用，就像它对AmazonAWSIoTServices一样。此外，MQTT（如AMQP）被简化和标准化，MQTT可以在处理来自现场和云系统中的现场设备数据的网关HMI上实现。提供最多MQTT支持的HMI应该连接到增值服务，以提供在第三方系统边缘处理并通过云服务运行的数据。此类HMI可以充当MQTT发布者（并向代理发送消息）或订阅者（并从代理请求消息）或代理（并管理数据和与发布者或订阅者的连接）。互操作性标准OPCUA也是充分利用互联HMI技术承诺不可或缺的一部分。OPCUA在其规范定义中包含了发布-订阅通信，因此它可以替代MQTT将数据传输到云端。运动控制领域最重视OPCUA的标准化通信协议，辅之以时间敏感网络(TSN)作为分布式自动化的独立于供应商的现场总线。带有TSN的OPCUA甚至可以不需要额外的PLC——例如，在带有集成伺服电机的机器中。毕竟，现在有比以往更多的系统受益于分布式架构，其中包括智能电机和其他能够处理命令和执行任务（例如运动等）的组件，同时与其他设备进行实时通信。在某些情况下，后者可以包括充当边缘网关的HMI，以处理某些轴的流程逻辑，以及与ERP系统和云的连接。HMI如何使用MySQL数据库连接的示例上述SQL用于许多IIoT安装中。这个关系数据库管理系统是免费的、开源的并且得到广泛支持。它还很安全，因此可以安全地集成到控制器HMI和平板电脑中。SQL的一个好处是IT人员访问比依赖控制的替代方案（通常需要额外的硬件和软件）更容易实施。无论是像RaspberryPi这样的简单系统控制，还是像具有IoT数据库接口的PAC这样复杂的系统控制，都是如此。事实上，SQL还可以与一些控制器HMI一起工作，收集和显示机器数据，以便于监控和分析。例如，将这样的HMI连接到MySQL数据库可以收集、组织数据并将其存储在灵活且可信的数据库中，以便于访问和优化业务运营。一些供应商设计软件来帮助工程师通过智能HMI使用MySQL，并将数据放在Excel电子表格中（或其他常用软件中文件中的表格数据）以：在HMI界面上显示信息将数据和事件日志同步到远程MySQL服务器上本地网络管理服务器上的数据。然后，工程师可以使用MySQL和MSExcel来收集、分析和响应数据，以做出更明智的决策并优化运营。
