糖屋 4.0：面向事件驱动工业物联网自动化系统的实用演示

本文展示了一种可行的可编程逻辑控制器为中心的自动化方案，其采用基于工业物联网工具构建的事件驱动架构。该系统在本地边缘服务器上采用分层设计：(i) 抽象执行器，(ii) 通过带优先级队列的互锁机制实现对共享物理资源的互斥控制，(iii) 组合确定性单一操作，以及 (iv) 在 Node-RED 中将完整工作流程编排为状态机，通信通过 MQTT 实现。设备层使用低成本的基于 ESP32 的网关与传感器和执行器进行接口。所有自动化逻辑均卸载至服务器端。作为更大项目的一部分——该项目涉及首个在枫糖沸制中心集成工业 4.0 技术的科学记录——本工作演示了所提出系统的部署作为案例研究。整个生产季节的评估显示，消息往返时间的中位数约为百分之一秒，命令发出到运动的延迟约为两到三秒，命令完成时间约为六秒，主要由执行器机械构成；操作运行时间范围从几十秒到几分钟。这些结果表明，网络和编排开销相对于过程动力学来说是可忽略的，从而实现模块化、分布式的控制，而不会牺牲确定性或故障隔离。该方法减少了材料和集成 effort，支持可移植的容器化部署，同时自然地实现了边缘/云端的划分，使得持久性和分析卸载，而自动化仍保留在边缘。