1. 研究目的与意义
边缘计算，是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。边缘计算处于物理实体和工业连接之间，或处于物理实体的顶端。而云端计算，仍然可以访问边缘计算的历史数据。
边缘计算并非是一个新鲜词。作为一家内容分发网络CDN和云服务的提供商AKAMAI，早在2003年就与IBM合作“边缘计算”。作为世界上最大的分布式计算服务商之一，当时它承担了全球15-30%的网络流量。在其一份内部研究项目中即提出“边缘计算”的目的和解决问题，并通过AKAMAI与IBM在其WebSphere上提供基于边缘Edge的服务。[1]
对物联网而言，边缘计算技术取得突破，意味着许多控制将通过本地设备实现而无需交由云端，处理过程将在本地边缘计算层完成。这无疑将大大提升处理效率，减轻云端的负荷。由于更加靠近用户，还可为用户提供更快的响应，将需求在边缘端解决。
边缘计算是在高带宽、时间敏感型、物联网集成这个背景下发展起来的技术，“Edge”这个概念的确较早为包括ABB、BR、Schneider、KUKA这类自动化/机器人厂商所提及，其本意是涵盖那些“贴近用户与数据源的IT资源”。这是属于从传统自动化厂商向IT厂商延伸的一种设计，2016年4月5日Schneider已经号称可以为边缘计算定义了物理基础设施——尽管，主打的还是其“微数据中心”的概念。而其它自动化厂商提及计算，都是表现出与IT融合的一种趋势，并且同时具有边缘与泛在的概念在其中。
IT与OT事实上也是在相互渗透的，自动化厂商都已经开始在延伸其产品中的IT能力，包括Bosch、SIEMENS、GE这些大的厂商在信息化、数字化软件平台方面，也包括了像贝加莱、罗克韦尔等都在提供基础的IoT集成、Web技术的融合方面的产品与技术。事实上IT技术也开始在其产品中集成总线接口、HMI功能的产品，以及工业现场传输设备网关、交换机等产品。
IoT被视为未来快速成长的一个领域，包括最前沿的已经出现了各种基于Internet的技术，高通已经提出了Internet of Everything—可以称为IoX。因此新一个产业格局呼之欲出，边缘计算联盟ECC的边界定义而言，华为其主旨在提供计算平台，包括基础的网络、云、边缘服务器、传输设备与接口标准等，而Intel、ARM则提供为边缘计算的芯片与处理能力保障，信通院则扮演传输协议与系统实现的集成，而沈阳自动化所、软通动力则扮演实际应用的角色。
但是，边缘计算/雾计算要落地，尤其是在工业中，“应用”才是最为核心的问题，所谓的IT与OT的融合，更强调在OT侧的应用，即运营的系统所要实现的目标。
2. 研究内容和预期目标
边缘计算作为云计算的一项重要补充，在构建基于工业互联网工厂中的作用正越来越受到重视。边缘计算实现了数据在网络边缘侧的分析、处理与储存，减少了对云端依赖，也提高了数据的实时性、可靠性和安全性，对过程控制系统尤为重要。本课题基于分布式过程控制系统架构，设计边缘网关，涉及典型的过程控制数据处理、典型的工业数据接口、以及边云协同等理论和技术内容，具体设计内容和要求主要包括：
1、分布式过程控制系统和过程控制边缘计算系统总体设计
结合典型控制系统体系结构，以及典型工业互联网体系结构及技术发展，进行分布式过程控制系统和过程控制边缘计算系统总体设计，通过文献检索等，明确分布式过程控制系统中边缘计算系统的作用、任务和基本的指标要求。
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3. 研究的方法与步骤
初期准备阶段：收集查阅相关资料并且了解边缘网关系统的基本情况，并且参考其他系统的设计方法结合此次运用的技术确定设计方案
设计阶段：首先使用modbus驱动到边缘，然后modbus驱动关联子设备，然后配置并部署边缘
硬件部分则主体使用at89c52单片机结合c语言实现基本的控制算法模块、基本的任务协同模块、基本的云端接口模块、以及基本的底层设备接口模块，最后使用keil和proteus进行仿真。
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4. 参考文献
[1] 孟洋.基于zigbee的实时能源监控和控制系统，长沙民政技术学院学报，2014-12
[2]庞娜.基于zigbee无线传感器网络的温室监测系统设计，吉林大学学报，2010-01
[3]刘振华，朱明富.udp/ip协议下modbus协议的研究与实现.微计算机应用.2010
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5. 计划与进度安排
（1）2022.2.22―2022.3.21（4周） 查阅资料, 撰写开题报告。
（2）2022.3.22―2022.4.4（2周）需求分析，方案论证、设计。
（3）2022.4.5―2022.4.25（3周）硬件、软件设计。
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