随着制造业进入工业 4.0，甚至超越 4.0 进入工业 5.0，对实时运营决策的需求意味着越来越多的信息在边缘而不是云端进行处理。我们的技术提供了完整的实时管理程序解决方案，使您能够在功能安全和网络安全不会受到损害的任何应用的边缘处理数据。

趋势

过去，PLC 由小型微控制器控制。他们接管了传感器数据采集、执行器的简单但与安全相关的控制，因此必须满足功能安全方面的相应行业标准。

与此同时，PLC 中的高端设备已经发展成为工业计算机。除了 IEC 61131 等旧的编程标准外，现在还可以使用 C、C++、C# 和 Visual Basic 等更复杂的软件语言对它们进行编程。在现代网络中，它们现在是活跃的信息处理器，即所谓的边缘节点。它们包含 OPC UA 服务器功能和对最新工业网络协议的软件支持，例如时间敏感网络 (TSN)、EtherCAT 或 CC-Link IE。

如今，许多新功能是通过软件而不是硬件提供的。但是 PLC 只能通过显着提高 CPU 性能来同时处理如此大量的传感器（信号分辨率更高）、执行器和机器人。

与此同时，保护人类生命、环境和机械的功能安全要求也提高了。为了充分满足这些要求，新的软件策略（例如管理程序）正在投入使用。
例如，高端 PLC 带有方便的编程显示器。然而，对于 HMI 功能，开发人员使用不属于安全概念但在相同硬件上运行的大量库。此 HMI 功能仅在编程模式下而不在操作模式更改系统功能。为满足功能安全要求，该 HMI 软件在专门隔离的存储区中执行。所谓的实时管理程序可用于实现这种混合关键性目的。

在传统的物联网系统中，物联网设备收集的大部分数据通过互联网发送到云端，然后在云端进行聚合和处理（云计算）。在边缘计算中，位于“网络边缘”和用户附近的物联网设备（边缘设备）自行处理和管理收集到的数据，并且只发送云处理所需的数据。如下面图 2 所示，边缘计算还使用分布式系统架构，以分布式方式在本地处理数据，而不仅仅是集中处理。

到 2025 年，超过 70% 涉及工业自动化的物联网应用将依赖 RTOS（Mind Commerce，2020）。

在这个 RTOS 世界中，低延迟通信和确定性决策是重中之重。通过将以前基本上孤立的 RTOS 世界与云连接，现在增加了网络和服务的安全性，以保护用户和数据免受网络攻击，因为通过连接到互联网，边缘设备的攻击面显着增加。

挑战

边缘计算的需求

工业设备中的各种边缘设备正变得越来越智能，其数据处理也越来越智能。在这些智能系统中，除了传统嵌入式系统要求的实时性和低功耗外，还需要在边缘处理大量数据（过去是在云端完成的），并保证在边缘处理数据时的低延迟和安全性。

因此，边缘计算需要高性能计算 (HPC)。过去在云中进行的高级数据处理现在必须在网络边缘进行，这需要复杂而强大的硬件。

多核/众核硬件

为了实现高性能，可以将数十到数百个处理器作为单个硬件实现，同时在其中许多处理器上并行执行操作。实现高性能和高能效的最佳方式是异构多核计算，其中多核-众核技术与不同的处理器架构相结合。

多核/众核软件

从软件的角度来看异构计算，为单核时代设计的传统单个微内核操作系统架构无法将不同的处理器架构进行集成处理，从而无法提供所需的性能。要实现异构多核-众核计算的高效 HPC，需要一个具有现代多内核架构（分布式微内核）的操作系统，其中的操作系统本身具有高并行性，每个处理器都有各自针对异构计算优化的独立微内核。

eSOL 解决方案

借助 eSOL 的全新 eMCOS® RTOS 平台，可以安全地实现工业 4.0，满足高效真正并行处理和混合关键性应用的完全分离等边缘计算要求，同时确保实时性能和安全性。

使用 eMCOS 进行边缘计算的优点包括：

• 由于操作系统本身具有出色的实时性能和高并行性，因此吞吐量高
• 符合 POSIX 的多进程环境，类似于通用操作系统，并允许重用已经可用的通用操作系统（例如 Linux）源代码
• 实时管理程序支持在混合关键系统中重用源代码
• 即用型平台支持，例如 ROS、Autoware 和 AUTOSAR
• 多内核架构（分布式微内核）带来的高可扩展性
• 高可靠性和功能安全性，因为一个核心的内核中的异常不会传播到其他核心的内核

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