PC控制的PLC化開辟了工控新應(yīng)用

   IEC61131-3已經(jīng)發(fā)布快30年了，它已經(jīng)成為一種被國際工控界廣泛接受的控制軟件平臺的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。PC控制的發(fā)源地美國似乎很少出現(xiàn)像德國的倍福和奧地利的貝加萊那樣的具有國際規(guī)模和影響的采用基于PC的硬件平臺，而運(yùn)行的是IEC-61131兼容的控制軟件。這仿佛繼承了基于PC控制的原始理念和原有的優(yōu)點(diǎn)和利益。當(dāng)然像美國OPTO22這樣的持PC控制PLC化，或者一度以可編程自動控制器PAC面目出現(xiàn)，也有很不錯(cuò)的產(chǎn)品。在產(chǎn)品定位上，這類PLC化的PC控制產(chǎn)品多數(shù)屬于中高端，吸取了PLC產(chǎn)品的高可靠性、高環(huán)境適應(yīng)性、高電磁兼容性的優(yōu)點(diǎn)，可直接運(yùn)用于嚴(yán)酷的工業(yè)環(huán)境中；其模塊化組件式的機(jī)械結(jié)構(gòu)秉承了PLC靈活配置的特色；其I/O模塊的多樣性完全能適應(yīng)各式各樣的工業(yè)現(xiàn)場的要求。在用戶看來PLC應(yīng)該有的性能它們?nèi)季哂?。更為吸引用戶的是它們的CPU的處理能力超越一般的PLC，它們配備的綜合的工程開發(fā)軟件平臺（如貝加萊的Automation Studio，倍福的TwinCAT3）都超過一般PLC的軟件開發(fā)平臺，在一個(gè)統(tǒng)一的軟件平臺上可以提供PLC系統(tǒng)幾乎所有的邏輯控制、順序控制、運(yùn)動控制、人機(jī)界面、文檔管理等編程和組態(tài)功能，豐富的應(yīng)用程序庫，與第三方仿真軟件、視覺軟件的方便鏈接，與IIoT的鏈接等，都給用戶的中高檔應(yīng)用開發(fā)提供了良好的條件。

   以上這些PLC化的PC控制，主要用的是X86的體系結(jié)構(gòu)。還有一類新型的PLC也可以歸于同一類，典型的代表就是德國菲尼克斯的PLCnext，還有德國楞次的新型PLC。它們共同的特點(diǎn)是在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)既有實(shí)時(shí)控制的PLC，又有非實(shí)時(shí)的可直接鏈接IT（包括云、IIoT、數(shù)據(jù)中心等）的系統(tǒng)，為OT與IT融合給出了一種解決方案。PLCnext通過建立四大開放平臺，即開放式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、開放式編程環(huán)境、開放式通信接口和開放式用戶界面，將傳統(tǒng)且穩(wěn)定的PLC與現(xiàn)代的軟件工程的靈活性與開放性結(jié)合起來，以滿足智能制造的日常要求。在同一個(gè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)PLC的實(shí)時(shí)控制的同時(shí)，引入基于互聯(lián)網(wǎng)的非實(shí)時(shí)任務(wù)，依賴全局?jǐn)?shù)據(jù)空間中間件，為不同的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理方式和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的處理方式提供了數(shù)據(jù)交換的途徑。 

   PLCnext技術(shù)是一個(gè)執(zhí)行Linux操作系統(tǒng)（帶有OSADL實(shí)時(shí)修補(bǔ)程序）的開放的固件平臺。各種以固件形式出現(xiàn)的部件構(gòu)建其核心的功能性，這些核心部件包括系統(tǒng)部件、服務(wù)部件、I/O部件以及中間件。中間件起著將PLCnext固件平臺與操作系統(tǒng)隔離開來的作用。用一個(gè)公用類的集合為用戶提供調(diào)用系統(tǒng)的功能性（例如文件操作、套接字服務(wù)或線程服務(wù)）的可能。包含在中間件中的全局?jǐn)?shù)據(jù)空間GDS是PLCnext技術(shù)中一個(gè)特殊的部件，通過所謂的“數(shù)據(jù)端口”保證單個(gè)部件實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換的一致性。

   近年來在工業(yè)自動化市場出現(xiàn)的新品種引起了廣泛關(guān)注，這就是運(yùn)用于工業(yè)邊緣、可安全接入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的可編程工業(yè)控制器，例如美國Honeywell的ControlEdge PLC，OPTO 22的groov EPIC，日本三菱電機(jī)的MELIPC MI5000、MI3000、MI2000、MI1000和中國臺灣研華的WISE-5000等。這種新的解決方案可以同時(shí)滿足自動化和IIoT的要求。這種集設(shè)備邊緣、路由器邊緣和計(jì)算邊緣于一體的功能多、算力強(qiáng)、通信靈活的新型控制器，對下可以直接接入各種I/O，執(zhí)行PLC的控制、數(shù)據(jù)采集和處理等多功能，對上可以直接與云端和數(shù)據(jù)中心相連（見圖4）。這也是PC控制發(fā)揮其長處的OT/IT融合的一種解決方案。

   PLC的這些新的架構(gòu)和新的品種毫無疑問應(yīng)該都屬于PLC化的PC控制。之所以說基于PC的控制技術(shù)的潛力還遠(yuǎn)未達(dá)到它可能達(dá)到的水平，顯然就是告訴工業(yè)自動化界，PLC化的PC控制會隨著智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展占據(jù)更多的PLC市場的份額。