边缘计算使能工业互联网

作品简介

本书从工业视角出发，对制造业体系架构与发展过程进行回顾与总结，并在工业互联网的全新架构下，阐述边缘计算给制造业带来的改变。首先详细介绍了在工业互联网+边缘计算的背景下工业软件的模式变革和标准化进程，接着介绍工业边缘计算中所需要的关键技术，包括确定性IP网络、双绞线以太网和先进物理层、OPC UA TSN、DDS等新一代工业通信技术、工业4.0管理壳以及工业边缘计算建模语言IEC61499，对工业边缘计算的应用场景（包括参数寻优、热备份冗余、预测性维护以及数字孪生等）进行了系统介绍。

戴文斌，上海交通大学教授，博士生导师。近年来主要从事基于分布式工业控制软件、工业信息化、工业互联网边缘计算等方向的研究工作，担任IEEE P2805边缘计算标准工作组主席，获得国家自然基金优秀青年、上海市青年拔尖人才等项目支持，同时主持科技部国家重点研发计划——工业边缘计算项目。

宋华振，贝加莱公司工业自动化技术传播经理，SAC/TC124/SC4、SAC/TC159/SC5委员，中国自动化学会集成自动化分委会委员，边缘计算产业联盟专家委员会专家，OPC基金会中国技术顾问。

彭瑜，教授级高级工程师，PLCopen中国组织名誉主席，中国自动化学会仪表和装置专委会名誉常务委员。迄今为止，已经为中国工业自动化技术的发展服务了50多年，涉及流程工业、离散制造业等领域的检测、控制、生产制造、制造执行管理等多个方面。自1993年起，因对工业技术的突出贡献获国务院特殊津贴。著有《IEC 61131-3编程语言及应用基础》《智能制造工业控制软件规范及其应用》《运动控制系统软件原理及其标准功能块应用》等。

作品目录

• 前言 Preface
• Chapter 1 第1章 制造业中的控制与计算发展概貌
• 1.1 综述
• 1.1.1 四次工业革命时期的制造自动化
• 1.1.2 与制造业相关的控制理论的发展进程
• 1.1.3 制造业控制和计算多级分层架构的发展进程
• 1.2 流程工业和离散制造业的自动化发展进程
• 1.2.1 流程工业的自动化发展进程
• 1.2.2 离散制造业的自动化发展进程
• 1.3 工业现场总线和工业以太网的发展历程
• 1.3.1 流程工业现场总线和工业以太网的发展历程
• 1.3.2 离散制造业现场总线和工业以太网的发展历程
• Chapter 2 第2章 工业互联网与边缘计算发展现状
• 2.1 工业互联网与边缘计算
• 2.1.1 边缘计算
• 2.1.2 工业环境下的边缘计算
• 2.1.3 工业边缘的两个视角
• 2.1.4 在工业边缘构建可靠的虚拟化和控制应用
• 2.2 边缘可编程工业控制器的发展
• 2.2.1 数据共享是制造业未来的急切需要
• 2.2.2 差异性是赢得市场竞争的重要手段
• 2.2.3 边缘可编程控制器是OT与IT融合的利器
• 2.2.4 让控制器具有内生的信息安全
• 2.2.5 边缘可编程控制器的软件架构和配置
• 2.2.6 小结
• Chapter 3 第3章 工业互联网下边缘计算体系架构
• 3.1 工业边缘计算体系架构
• 3.1.1 工业系统体系架构变化
• 3.1.2 工业互联网云平台+边缘计算下的软件新需求
• 3.1.3 微服务架构与工业边缘计算
• 3.2 工业软件新形态——工业App与工业应用市场
• 3.2.1 工业边缘应用新模式
• 3.2.2 面向工业边缘App的统一建模语言IEC 61499
• 3.2.3 轻量级容器化工业边缘微服务应用的运行环境
• 3.3 工业边缘计算标准化进程
• 3.3.1 IEEE P2805.1边缘计算节点自我管理协议
• 3.3.2 IEEE P2805.2边缘计算节点数据采集、过滤与缓存管理协议
• 3.3.3 IEEE P2805.3边-云协作机器学习协议
• Chapter 4 第4章 工业边缘计算关键技术
• 4.1 下一代工业边缘通信技术
• 4.1.1 工业以太网一网到底的发展
• 4.1.2 单对双绞线以太网和先进物理层
• 4.1.3 OPC UA TSN
• 4.1.4 数据分发服务
• 4.1.5 确定性IP网络
• 4.2 工业4.0管理壳
• 4.2.1 工业4.0参考架构模型RAMI4.0和资产管理壳的概念
• 4.2.2 工业4.0基本元件模型
• 4.2.3 资产管理壳的基本结构
• 4.2.4 工业4.0基本元件的开发实践概述
• 4.2.5 PLCopen关于AAS开发的进展
• 4.3 工业边缘计算建模语言IEC 61499
• 4.3.1 IEC 61499功能块标准简介
• 4.3.2 IEC 61499与IEC 61131-3的区别
• 4.3.3 IEC 61499应用前景
• 4.4 工业边缘计算与机器学习
• Chapter 5 第5章 工业边缘计算潜在应用场景
• 5.1 参数寻优
• 5.2 热备份冗余
• 5.3 预测性维护
• 5.3.1 预测性维护的发展
• 5.3.2 预测性维护的场景
• 5.3.3 预测性维护的方法
• 5.3.4 预测性维护的实现
• 5.3.5 小结
• 5.4 数字孪生
• 5.4.1 数字孪生产生的背景
• 5.4.2 数字孪生的特征
• 5.4.3 工业数字孪生
• 5.4.4 边缘架构中的数字孪生
• 5.4.5 数字孪生应用场景分析
• 结语