——Titamiun Control把计算从云带到边缘，实现边缘虚拟平台

   目前，工业控制系统正从传统的复杂无序的控制系统，向简化、整洁、开放的物联网控制系统演变（如图1）。二者的区别是：过去各个OT（操作技术）和IT（信息技术）设备是分立的，而现在控制端在云端（如图1右侧）。图1中，黄色框是运营/操作功能（OT），蓝色框是典型的IT功能，包括监控体系、资产体系等。

图1 传统控制系统向物联网控制系统演进

    图1左侧黄色产品块来自GE、西门子、施耐德等公司产品。现在的任务是把这些实体的小盒子变成虚拟的，放到云端上，从而实现系统的简化。例如，过去没有虚拟化，需要增加一个功能就要增加一台服务器，其缺点是过去一台服务器也许不能用满，会造成服务器资源的浪费。现在同一个大盒子按照资源量进行虚拟功能分块，可把资源集成在一台服务器上。

    从左到右的演变可能需要5~10年时间。时间长短主要取决于商业模式的问题，例如有的公司刚购置了一个黄色小块的功能，为了实现投资回报，不可能把以前的设备全部推倒重来。另外，新技术的应用也需要时间，例如核电厂的测试需要花费时间。再有不同行业的科技应用速度有快有慢。

        云与边缘的关系

    云是无处不在的。我们身边的产品就有云服务，例如手机和电脑用到了云服务。云服务提供商有美国的微软Azure、亚马逊AWS等公司，中国有BAT（百度阿里腾讯）等。

图2 物联网从云到边缘的框架

    图2右侧是云，左侧是边缘（Edge），中间是二者之间的转变。广义上，云无处不在，除了右侧的云，还有云与边缘交界处的混合云，边缘的网关和虚拟平台。  

    边缘有Fog（雾）和Mist（薄雾）。那么为何有了云，还要有边缘计算？首先为了节省时间，一些计算/尽可能放在离设备近的地方。例如机器人要执行任务：拧一个螺钉，把控制功能放在云上，再从云到设备再返回到云，耗时较长。其次是监管的需要，例如中国开个工厂，例如核电厂，把数据放到美国的云上，是不太合理、合法的。再有就是边缘会产生海量的数据。据统计，在边缘生成的数据99%被扔掉了，因为数据量太大，不能送到云端上，例如电机产生的数据量可能会在短时间内达到TB级别的数据量。

    与普通边缘不同，工控系统的控制端还需要安全和高效的特点。

Titamiun Control定位工控/边缘

    为了满足边缘虚拟化平台（图2红框）的需求，风河2017年推出了Titamiun Control产品。风河公司行业解决方案部门高级总监Ricky Watts先生近日来京，向电子产品世界的记者介绍了Titamiun Control。

    实际上，风河Titanium家族有三款产品：Titamiun Cloud, Titamiun Edge和Titamiun Control。前两款基于通信/电信，后者定位工控等边缘设备。

    由此可知，Titamiun Control是基于Titamiun Cloud的整个生态系统而产生的，特点是高可靠性和低延迟性。另外，工业市场需要有针对性的产品，例如水电气等系统对安全性和可靠性要高，为此，Titamiun Control比Titamiun Cloud的安全性更强。

     Titamiun Control的特点

Titamiun Control软件有如下特点。

*开源软件。计算节点的应用和服务从Windows展开。之前是在Windows上运行，现在可以让系统快速高效地转到Titamiun Control平台上。无论是PLC还是SCADA（监控和数据采集）等其他服务，可以毫不费力地转到Titamiun Control上。（如图3上侧）。这样可以纵向在云平台上集成。

图3 Titamiun Control工业云平台

*利于硬件升级和安全更新。Titamiun Control软件有三层集成系统，这对工业客户十分重要，例如二三年后可替换硬件平台，又不会对网络产生影响。在安全方面，增加安全性能时不会对整个系统造成干扰。总之，Titamiun Control的宗旨是提供与之前一样好甚至更好的性能。

*实时性。在物联网边缘希望始终实现实时的要求。

*安全。在安全方面有些特别的功能。

         三层安全架构

    众所周知，传统系统中有套特有的方式保证安全，而Titamiun Control有三种方法确保安全（如图4）。一种是自上而下的经典安全模型，例如像笔记本电脑的开机，需要密码认证。

    第二种差异化的方式是自下而上，有受信平台模型（TPM）。如果一个软件没有解密密码，软件就无法安装到平台上。所以图4下侧蓝框部分如果没有密码就无法安装。

图4 三种保证安全的方式

    第三种是穿越整个系统。Titamiun Control有ITA（集成测量架构），在系统运行过程中，如果有人想登陆或改变数据，软件会模拟并自动关闭系统。

          应用案例：水处理系统

    Titamiun Control的系统平台可用于公用事业，诸如水处理和发电等，特点是高安全性。

    图5是水处理使用模型。无论是地下取水或回收水等，都要确保系统安全。在水处理过程中需要用到水泵和检测器等，需要用到模拟器（simulator），把运转过程放到模拟器上去模拟运转（图5中），即把它放到Titanium Control上。为何这么做？因为Titanium Contro平台能尽可能接近工厂中的实际情况。如果在模型器中运转良好，就会复制到真实的工厂中（见图5蓝色箭头）。绿色箭头是把模型复制到真实工厂之后，会衡量结果，同时和模拟器中的结果对比。

图5 水处理使用模型

    现在模型系统和操作系统是分开的。但是随着技术可用性更高，可以把模型系统和实际操作系统放到同一平台上。

    目前此过程还是手动/人为过程，需要很多人参与，最终将实现系统的全自动化，无需耗费人力。尽管这是未来的目标，但相信会很快实现。

    通过此案例，可以看出Titanium Contro在物联网中扮演中重要作用：把计算带到边缘。

            小结

传统工控系统向物联网化演进是个漫长过程，需要虚拟化平台具有开放性、可扩展性与安全可靠等特点。风河的Titanium Control产品满足了此类应用。

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