工業(yè)4.0參考架構(gòu)模子（RAMI 4.0）以一個三維模子展現(xiàn)了制造業(yè)觸及的一切樞紐要素，正在這個模子的級別條理維度（右邊程度軸）描寫了一個7層的自動化層級，如圖1所示，從下到上依次是：產(chǎn)物，現(xiàn)場設備，掌握設備，工作站，運營中央，企業(yè)，互聯(lián)天下。
圖1.工業(yè) 4.0自動化層級
這類功用分類，和IEC 62264（《企業(yè)操縱系統(tǒng)集成》）和IEC 61512（《批操縱》）尺度劃定的層級同等。正在一個現(xiàn)實的工場環(huán)境中，為了更清楚地剖析差別層級關(guān)于網(wǎng)絡通信層面請求的差別，我們把現(xiàn)場設備到工作站之間的層級做了進一步的細分，如圖2所示。
圖2.車間自動化模子
依據(jù)數(shù)據(jù)巨細、輪回周期、傳輸間隔、節(jié)點數(shù)目等特點目標，上圖不一樣層級間網(wǎng)絡通信的典范數(shù)值如下表所示：
表1.車間自動化通信特性和請求
由于差別層級關(guān)于網(wǎng)絡通信方面的請求差別，正在今朝的網(wǎng)絡技術(shù)條件下，云端平常只是存儲設備運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，并應用深度進修等人工智能算法，實現(xiàn)體系的正在線辨識取建模，然后優(yōu)化設備的運轉(zhuǎn)服從大概保護設備的運轉(zhuǎn)狀況，并不會直接節(jié)制驅(qū)動器往實現(xiàn)對被控工具的節(jié)制。
以云3D打印為例，平臺由云端向3D打印機發(fā)送G代碼來掌握打印設備，如圖3所示：
圖3.現(xiàn)階段云3D打印體系架構(gòu)
這類架構(gòu)存在的一個重要問題在于，一旦設備定型采購，沒法對控制器硬件舉行升級（給予擴大的運算性能）。為進步3D打印的服從和精度，某團隊開發(fā)了一種名為“FBS振動抵償”的軟件算法，能夠有效地將3D打印速度進步一倍，然則，由于某些3D打印機控制器“的測算本領(lǐng)和內(nèi)存皆很低，不可以支撐用戶的算法。又比方，多臺機器人協(xié)同活動（RoboTeam）的場景，受限于今朝機器人控制器的測算本領(lǐng)，一樣平常只會支撐4臺機器人的同步活動，沒法擴大到更多數(shù)目的機器人協(xié)同活動。
另外，假如現(xiàn)場的設備操縱器需求升級或替換時，整臺設備或整條出產(chǎn)線皆需求停機，進而換上新的設備操縱器，如許就會招致出產(chǎn)中斷；為滿意某些高靠得住運轉(zhuǎn)規(guī)定的場所，需求創(chuàng)設一個冗余的操縱平臺（雙機熱備PLC），這類計劃本錢太高并且事情還很是繁復。
伴隨著網(wǎng)絡技術(shù)（5G，Wi-Fi 6）和網(wǎng)絡化操縱理論（展望操縱，數(shù)據(jù)驅(qū)動操縱）的不斷發(fā)展，現(xiàn)階段已經(jīng)有所謂的云操縱體系（Cloud Control System）的觀點，它聯(lián)合了云盤算和網(wǎng)絡化操縱的長處，其體系拓撲圖如圖4所示。
圖4.云端控制系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖
正在這類架構(gòu)中，由于云計就算是一種具有彈性的辦事，使用者無需了解辦事提供商的物理位置，只需求有網(wǎng)絡連接，就能夠依照需求設置所需的假造化資源（盤算，軟件，數(shù)據(jù)拜訪和存儲），然后正在該假造化資源上對種種數(shù)據(jù)（實時數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)）開展闡發(fā)和處置，進而生成操縱系統(tǒng)的操縱旌旗燈號。
終極，留正在現(xiàn)場的終端能夠簡化成一個純真或只需具有有限的盤算/存儲本領(lǐng)的輸入輸出設備，上文提到的題目，還能夠正在這類架構(gòu)中得到解決，比方即使現(xiàn)場設備控制器沒法支撐運轉(zhuǎn)“FBS振動賠償算法”，經(jīng)過擴大云端控制器的運算本領(lǐng)，還能夠進步3D打印機的運轉(zhuǎn)服從，如圖5所示。
圖5.云掌握3D打印體系架構(gòu)
由活動操縱的角度來講，機械人和3D打印機的架構(gòu)有類似之處，由于操縱器的較量爭論本領(lǐng)和內(nèi)存皆很低，進而沒法支撐新算法的題目。正在機械人行業(yè)一樣存正在這種題目，云操縱系統(tǒng)此供應了一種新的辦理思緒。
只管云掌握體系具有諸多上風，但是在當前階段，仍是面對很多挑釁，例如：信息傳輸取處置懲罰的挑釁，如安在大延遲下包管掌握質(zhì)量和閉環(huán)體系的穩(wěn)定性；掌握體系安全性的挑釁，不但要抵擋物理層的隨機滋擾和不確定性，更要抵擋網(wǎng)絡層有策略有目標的攻擊等。
所以，這類掌握架構(gòu)不容易完整改寫業(yè)內(nèi)所熟知的參考架構(gòu)模子，但在不久的未來，伴隨著網(wǎng)絡技術(shù)和網(wǎng)絡掌握的不斷開展，云掌握系統(tǒng)將對包孕機器人在內(nèi)的各類設備的開展和各類事實利用起到主動推進作用。