以速度、安全性和性能而聞名的編程語言Rust正在受到更多關(guān)注。一些企業(yè)已經(jīng)在利用Rust來解決工業(yè)自動化中的關(guān)鍵和復(fù)雜問題。

工業(yè)自動化領(lǐng)域是一個獨特的世界，它有自己的復(fù)雜性和維持供應(yīng)鏈流動的關(guān)鍵系統(tǒng)。安全、精確和快速被視為工業(yè)自動化的基本要素。在這種獨特的環(huán)境中，一種現(xiàn)代編程語言正悄然嶄露頭角。以速度、安全性和性能而聞名的編程語言Rust，正在工業(yè)領(lǐng)域慢慢站穩(wěn)腳跟，并有望重新定義自動化系統(tǒng)的構(gòu)建和維護方式。

1、什么是Rust?
Rust是一種編程語言，其設(shè)計具有將高性能與卓越安全性相結(jié)合的獨特能力。Rust由Mozilla研究院于2010年推出，旨在解決低級編程中面臨的挑戰(zhàn)，如內(nèi)存管理和并發(fā)性，而不會影響速度，這與C和C++等傳統(tǒng)編程語言不同。

在過去十年里，隨著最新先進技術(shù)的出現(xiàn)，工業(yè)自動化取得了重大進展。它不再僅僅通過自動化使制造業(yè)運行，而是要更快、更智能、更安全地完成它。雖然C和C++等傳統(tǒng)編程語言到目前為止一直可靠，但它們也有自己的一系列挑戰(zhàn)，例如內(nèi)存泄漏、數(shù)據(jù)競爭和安全漏洞。Rust旨在通過其獨特的設(shè)計從根本上解決這些問題。

預(yù)計Rust將很快成為開發(fā)新的工業(yè)和自動化應(yīng)用程序的一個主要語言。根據(jù)一項名為“內(nèi)存安全挑戰(zhàn)是否經(jīng)解決?對所有Rust CVE的深入研究”顯示，在嵌入式系統(tǒng)和電子設(shè)備中，60-70%的安全漏洞是由內(nèi)存問題引起的。Rust直接解決了這些問題，為安全軟件開發(fā)提供了重大改進。

2、安全而不犧牲速度
Rust最突出的特點是它非常注重內(nèi)存安全，沒有垃圾回收器。對于工業(yè)系統(tǒng)來說，一次碰撞可能會使整個生產(chǎn)線停止運行，這是一個改變游戲規(guī)則的因素Rust的編譯檢查可以在代碼運行之前防止常見錯誤確保軟件不僅快速，而且可靠。這種安全級別，再加上與C++相當(dāng)?shù)母咝阅?，使Rust成為不能出現(xiàn)故障的自動化系統(tǒng)的理想選擇。

3、有效的并發(fā)性
在工業(yè)自動化系統(tǒng)中，通常需要同時運行多個過程。例如，PLC控制器處理來自多個傳感器的數(shù)據(jù)，這些傳感器在任何給定的時間內(nèi)監(jiān)測工況，并使機器人在毫秒內(nèi)執(zhí)行動作，做出相應(yīng)的反應(yīng)。Rust的并發(fā)方法不允許數(shù)據(jù)競爭，意味著這些進程可以平穩(wěn)地并行運行，而不必擔(dān)心在其它語言中觀察到的不可預(yù)測的行為。在毫秒必爭的復(fù)雜實時自動化環(huán)境，Rust成為完美選擇。

4、安全是首要關(guān)注點
安全性是當(dāng)今世界最關(guān)心的問題之一，在工業(yè)自動化應(yīng)用中也至關(guān)重要。隨著物聯(lián)網(wǎng)和智能工廠的出現(xiàn)設(shè)備比以往任何時候都更加互聯(lián)，不幸的是，這也使它們更容易受到潛在的網(wǎng)絡(luò)攻擊。Rust的內(nèi)存安全特性不僅有助于防止崩潰，還可以減輕緩沖區(qū)溢出等常見安全漏洞，而緩沖區(qū)溢出是許多網(wǎng)絡(luò)攻擊的根本原因。通過實施嚴格的內(nèi)存安全，Rust降低了人為錯誤引入安全漏洞的風(fēng)險。Rust還消除了許多低級錯誤從而減少了自動化系統(tǒng)中的攻擊面，使攻擊者更難利用薄弱點。

5、分布式系統(tǒng)的可擴展性
我們看到分布式系統(tǒng)上的應(yīng)用越來越多。應(yīng)用程序分布在整個工業(yè)領(lǐng)域，以蜂巢式的思維進行對話和合作。有效擴展這些分布式系統(tǒng)的能力，比以往任何時候都更重要。Rust完全符合這一點，能提供所需的性能。使用async/await語法的Rust異步編程可以更輕松地同時處理大量任務(wù)，而不會減慢速度或崩潰。



6、Rust在工業(yè)自動化中的實際應(yīng)用
盡管Rust還不是工業(yè)自動化領(lǐng)域默認的編程語言，但它正慢慢受到很多關(guān)注。一些公司已經(jīng)在利用Rust來解決工業(yè)自動化中的關(guān)鍵和復(fù)雜問題

①嵌入式系統(tǒng):目自動化的支柱
Rust被證明有效的領(lǐng)域之一是嵌入式系統(tǒng)。這些是嵌入在傳感器、控制器和機器人手臂等設(shè)備中的微型計算機，一般運行在底層資源上。

幾十年來，這些系統(tǒng)都是用C或C++編寫的，因為它們的速度和對硬件的低級訪問，但Rust在這場競賽中越來越受歡迎。有了Rust，就不需要在速度和可靠性之間做出選擇，設(shè)備可以兩者兼得。以速度、安全性和性能而聞名的編程語言Rust，正在工業(yè)領(lǐng)域慢慢站穩(wěn)腳跟，并有望重新定義自動化系統(tǒng)的構(gòu)建和維護方式。

②物聯(lián)網(wǎng):連接智能工廠
Rust可以發(fā)揮作用的另一個領(lǐng)域是物聯(lián)網(wǎng)，隨著智能工廠的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用迅速增長。智能工廠使用互聯(lián)設(shè)備在工業(yè)環(huán)境中執(zhí)行每個任務(wù)。大型工廠可能有數(shù)百甚至數(shù)千個互聯(lián)的設(shè)備，都在通信和共享數(shù)據(jù)。

為了在這個層面執(zhí)行操作，行業(yè)需要可擴展和安全的系統(tǒng)。得益于其先進的并發(fā)模型，Rust能夠同時處理多個任務(wù)，使其非常適合這些環(huán)境。

羅克韋爾自動化是工業(yè)自動化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的全球領(lǐng)先企業(yè)，一直在探索將Rust用于各種物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)項目。通過采用Rust，不僅顯著提高了性能，還減輕了許多安全風(fēng)險，如內(nèi)存安全漏洞和緩沖區(qū)溢出。此外，它還能顯著降低被針對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)攻擊利用的風(fēng)險。

③機器人：精準(zhǔn)與安全
機器人領(lǐng)域，則是Rust開始嶄露頭角另一個領(lǐng)域。在工業(yè)環(huán)境中，機器人可以處理大多數(shù)潛在的危險任務(wù)。確保其行動是可靠和可預(yù)測的至關(guān)重要，

傳統(tǒng)上，機器人軟件在性能上嚴重依賴C++，但C++在并發(fā)進程方面有缺點。在機器人中使用Rust，可確保在工業(yè)環(huán)境中機器人系統(tǒng)所需的安全性和精度。它可以降低導(dǎo)致昂貴甚至危險故障的錯誤風(fēng)險。

Robonomics是一個用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和復(fù)雜機器人的開源去中心化平臺，為機器人操作系統(tǒng)(ROS2)開發(fā)了基于Rust的中間件，提高了機器人操作的安全性和效率，

隨著技術(shù)進步，工業(yè)自動化領(lǐng)域也在不斷發(fā)展。采用尖端技術(shù)以實現(xiàn)創(chuàng)新和安全的壓力，比以往任何時候都更大。Rust不僅僅是一種編程語言，它也改變了我們構(gòu)建可靠、高效和安全的工業(yè)系統(tǒng)的方式。在復(fù)雜的工業(yè)自動化世界中，Rust提供了性能、安全性和先進功能的理想平衡。對于任何致力于保持工業(yè)自動化前沿地位的企業(yè)來說，Rust不僅僅是一個值得考慮的選擇，更是前進的方向，

作者：Sharath Chander Reddy Baddam