此文章概述測量和控制流程迴圈的結構、特性和元件。
架構
下載這個架構的 Visio 檔案 。
測量和控制迴圈的範圍是由感應器、傳動器和控制器組成的單一裝置抽象概念。 這些迴圈可以與分析和最佳化迴圈以及監視和管理在更大範圍內執行的迴圈整合。
特性
測量和控制迴圈具有下列特性：
- 執行靠近裝置，或內嵌在裝置內。
- 其週期時間取決於物聯網情節，在時間敏感的網路環境中可能為幾毫秒。
- 根據設定值組態、最後已知的感應器測量和每個測量的小時間序列歷程記錄進行輸入測量。
- 接受來自監控和管理迴路的命令，以調整設定值組態，以及控制傳動器的命令。
- 實作傳動器命令以維持設定值組態周圍的裝置狀態。
- 不依賴任何外部系統來確保低週期時間和操作自主性。
- 可能會發出遙測資料供監控系統使用。
- 針對感應器計量和傳動器命令，已使用 Modbus、RS485、EtherCAT 和 SERCOS 等現場匯流排通訊協定。
- 可透過 HTTP、MQTT 和 AMQP 等 IoT 中樞通訊協定與監控系統 (如監視和管理迴路) 整合。
單元
物聯網事物 (裝置) 由感應器、執行器和控制器組成。 所有三個元件協同工作，以確保裝置在其環境中如期執行。 範例裝置包括風力渦輪機、洗衣機、洗車和儲氣罐。 範例設定值包括風力渦輪機的安全 RPM、儲氣罐的安全溫度和壓力，以及智慧型門鎖自動解鎖的安全距離。
感應器會持續測量目前的裝置狀況，並向控制器報告。 範例測量包括天然氣儲氣罐溫度和壓力、智慧型居家溫度和濕度，或風力渦輪機轉子 RPM 和發電速率。 感測器取樣速率取決於裝置的功能。 大型儲氣罐等變化緩慢的裝置需要低頻取樣，而風力渦輪機等快速變化的裝置需要高頻取樣。
傳動器是影響裝置狀態的實體元件。 範例包括天然氣儲氣罐的進氣閥、減慢風力渦輪機轉子速度的煞車，或在車主不在時鎖定的智慧型前門鎖。 控制器會根據感應器測量和外部刺激來驅動傳動器。 一些僅限感應裝置沒有任何傳動器，因此不需要部分迴圈。
控制邏輯會將裝置狀態保持在可容忍的所需範圍內。 目前的狀態是從感應器測量計算而來。 如果目前狀態偏離所需狀態，控制器會透過向傳動器重送命令來採取矯正措施。 矯正措施的範例包括關閉天然氣儲氣罐的閥門、開啟家用加熱器或對風力渦輪機轉子施加煞車。 控制器也可以視需要發出遙測，並接收來自監視和管理迴圈的外部命令。
實例詳細資料
物聯網測量和控制迴圈如何透過即時關閉迴圈控制流程將物聯網裝置保持在設定值設定的可容忍範圍內。 此裝置可以是由包含一個或多個聯網裝置的軟體控制更大實體系統的一部分。
很容易受外部事件干擾的物聯網裝置需要關閉迴圈控制流程，以使其接近預期的設定值組態。 測量和控制迴圈控制邏輯透過感應器計量觀察裝置，並透過傳動器動作採取矯正措施。
潛在使用案例
此解決方案適用于能源和環境產業。 測量和控制迴圈的實例包括：
- 智慧型捕鼠器：當感應器偵測到滑鼠時，就會觸發陷阱關機事件。
- 煙霧感應器：在感應到來自多個感應器的煙霧時觸發灑水器。
- 電力變壓器：在預測的強大雷暴下關閉變壓器。
- 氣體管線監測器：開啟閥門以補償壓降。
- 家用恆溫器：在感應到室溫低於設定值時增加加熱器氣體流量。
- 風力渦輪機：當轉子即將達到警告 RPM 閾值時，套用煞車使其減速。
- 太陽能板：隨著太陽在地平線上移動，調整太陽能板的角度，以盡可能提高發電量。
參與者
本文由 Microsoft 維護。 最初是由下列參與者所撰寫。
主體作者：
- Hanu Kommalapati |主要軟體工程師
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