本文概述了度量值和控制过程循环体系结构、特性和组件。
体系结构
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度量值和控制循环的适用范围为单个抽象设备，由传感器、传动装置和控制器组成。 这些循环可以与在更大的上下文中运行的分析和优化循环以及监视和管理循环集成。
特征
度量值和控制循环具有以下特征：
- 在设备附近或嵌入到设备中运行。
- 有一个周期时间，具体取决于 IoT 方案，在时间敏感的网络环境中可能需要几毫秒。
- 根据 setpoint 配置、最近已知的传感器度量和每个度量的小时序历史记录，采用输入度量。
- 接受监视和管理循环中的命令以调整 setpoint 配置和用于控制传动装置的命令性命令。
- 实现传动装置命令以保持采用 setpoint 配置的设备状态。
- 不依赖于任何外部系统来确保低周期时间且操作独立性。
- 可能会发出要由监督系统使用的遥测数据。
- 对于传感器指标和传动装置命令，使用 Modbus、RS485、EtherCAT 和 SERCOS 等字段总线协议。
- 可以与监督系统（如通过 HTTP、MQTT 和 AMQP 等 IoT 中心协议监视和管理循环）集成。
组件
IoT（设备）由传感器、传动装置和控制器组成。 所有三个组件协同工作，确保设备在环境中按预期运行。 示例设备包括风力涡轮机、洗衣机、洗车机和储气罐。 例如，setpoint 包括风力涡轮机的安全 RPM、气罐的安全温度和压力，以及智能门锁的自动解锁安全距离。
传感器会持续测量当前设备的条件，并将其报告给控制器。 示例度量包括天然气储气罐温度和压力、智能家居温度和湿度，或风力涡轮机转子 RPM 和发电率。 传感器采样率取决于设备的功能。 缓慢变化的设备（例如大型储气罐）需要低频率采样，而快速变化的设备（如风力涡轮机）则需要高频率采样。
传动装置是影响设备状态的物理组件。 示例包括天然气储气罐的进气阀，可减慢风力涡轮机转子速度的闸，或在主人离开时锁定的智能前门锁。 控制器基于传感器度量和外部请求驱动传动装置。 某些仅限感应的设备没有任何传动装置，因此不需要循环的一部分。
控制逻辑将设备状态保留在容许的预期范围内。 当前状态是从传感器度量计算得出的。 如果当前状态与所需状态有所偏离，控制器会通过将命令发送到传动装置执行纠正措施。 纠正措施的示例包括关闭天然气储气罐的阀门、打开家用取暖器或为风力涡轮机的转子设置闸。 控制器还可以根据需要发出遥测数据，并从监视和管理循环接收外部命令。
方案详细信息
IoT 度量值和控制循环如何通过实时的闭环控制过程，在 setpoint 配置的容许范围内保留 IoT 设备。 该设备可能是由软件（包含一个或多个网络设备）控制的更大型物理系统的一部分。
易受外部事件干扰的 IoT 设备需要一个封闭循环控制进程，使其靠近所需的 setpoint 配置。 度量值和控制循环控制逻辑通过传感器指标观察设备，并通过执行器操作采取纠正措施。
可能的用例
该解决方案是能源和环境行业的理想选择。 操作中的度量和控制循环示例包括：
- 智能鼠标陷阱：当传感器检测到鼠标时触发陷阱关闭事件。
- 烟雾传感器：在检测到多个传感器发生冒烟时触发灭火器。
- 电源转换器：在预报的雷暴雨环境下关闭转换器。
- 气体管道监视器：打开一个阀门来补偿压力下降。
- 家居恒温器：在检测到室温低于 setpoint 的情况下增加热水气流。
- 风力涡轮机：在即将达到警告 RPM 阈值时，应用闸以减慢转子速度。
- 太阳能电池板：在太阳移动到水平上以最大程度地生成电量时，调整太阳能电池板的角度。
作者
本文由 Microsoft 维护， 它最初是由以下贡献者撰写的。
首席作者：
- Hanu Kommalapati | 首席软件工程师
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