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北京機械工業(yè)自動化研究所有限公司副總工程師、研究員韓立新

PLC問世50年了，作為工業(yè)3.0時代的代表性產品，其技術、產品始終處于發(fā)展之中。在邁入工業(yè)4.0的當下，PLC面臨怎樣的變革呢？

工業(yè)4.0和智能制造，有著共同目標指向，都是技術進步推動產業(yè)轉型升級，從而實現經濟社會更好發(fā)展。智能工廠是智能制造的載體，也是制造企業(yè)轉型升級的愿景。工廠自動化是PLC的傳統(tǒng)領域，智能制造PLC不會缺席。

智能工廠具有全面感知、優(yōu)化決策、精準執(zhí)行，自動化方式實現的業(yè)務管理和制造作業(yè)過程的特點。而這些的實現，必須要有多功能、強性能的工業(yè)控制器。從曾經的角色和在工業(yè)企業(yè)中的現有存量來看，PLC具有得天獨厚的優(yōu)勢，但也面臨全新的挑戰(zhàn)。

挑戰(zhàn)首先來自于需求端。智能工廠要全面感知，挖掘數據價值，前提條件是互通互聯和數據采集。原來現場控制網絡和車間一級的網絡與互聯網是隔離的，互通互聯與數據采集解決問題的重點在多種現場通信協議間的信息交換。現在的橫向集成、縱向集成、端到端集成，工業(yè)互聯網構建與應用等，實現互通互聯的同時，也帶來了網絡安全問題。對于PLC來說，互通互聯帶來的安全問題又分為信息安全和功能安全兩個方面，而后者又是PLC不同于一般業(yè)務管理用計算機的重點所在。如何確保控制系統(tǒng)在互通互聯的環(huán)境中的功能安全，要研究的問題還很多。

智能工廠的優(yōu)化決策要在各個層級上實現，在設備和產線級，需要控制器提供更多的智能功能，提供更快更強的運算能力，提供和支持機器視覺、深度學習等人工智能算法，提供IEC61131-3標準以外的高級語言編程等。

現場的同一臺設備、同一個工藝段、產線，可能有多個或多類控制器。如柔性加工單元，可能是CNC+PLC；機器人工作站可能是機器人控制器+PLC，這些功能是否可以由一個控制器完成？其實PLC、CNC、機器人控制器、DCS功能相互的融合伴隨著各自的發(fā)展歷程。

挑戰(zhàn)同時來自新技術對原有產品和解決方案的顛覆，其中最主要的挑戰(zhàn)來自云計算模式。云計算的本質是大規(guī)模分布式計算，它將非關即開的數字化設備模型化為傳統(tǒng)上的“模擬”系統(tǒng)，增進了系統(tǒng)的伸縮性和可靠性，并且規(guī)模越大越經濟，使我們今天擁有似乎無窮無盡的網絡資源和計算能力，擁有了7×24運行的各種線上系統(tǒng)。

PLC產品和技術發(fā)展到今天，大型PLC系統(tǒng)本身已經是一個分布式計算系統(tǒng)，只不過這種分布式系統(tǒng)是基于現場總線和局域網的。支撐云模式分布式計算系統(tǒng)的相關技術應用于工業(yè)控制領域，將帶來工業(yè)控制系統(tǒng)體系結構、技術架構、產品形式、應用方式的革命性變革。

邊緣計算興起就是這種變革的一個體現。邊緣計算提出了云、管、邊的體系架構，我們也可以簡化為云、邊的結構。在云端，標準硬件組合而成的機器構建的基礎實施，大幅降低單位計算成本的同時，提供了強大的計算能力，使得在計算機系統(tǒng)的虛擬空間里構建模型、進行仿真運行和優(yōu)化運算有了更好的選擇?，F場I/O和實時控制由邊緣控制器實現，軟件自動生成和部署技術使得邊緣端的功能升級更加便捷和安全，可以更好地提供現場控制所需的智能，并且解決了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)產品升級換代時需要重新配置系統(tǒng)、編制用戶程序所帶來的不便。因為是重新規(guī)劃的系統(tǒng)，統(tǒng)一的技術架構和通信協議可以更好地實現互通互聯。

華為邊緣智能小超人—Atlas 500智能小站和一些傳統(tǒng)PLC廠家的產品創(chuàng)新，都是對技術發(fā)展趨勢的現實響應。雖然還有許多理論和技術問題需要研究和解決，但新的體系架構可能催生的全新一代控制系統(tǒng)技術架構正在孕育。5G乃至更新的通訊技術，降低了分布式系統(tǒng)各功能組件間的信息交換時延，將會加速這個進程。對這些挑戰(zhàn)的積極應對，將為PLC迎來新的發(fā)展機遇。

摘自《自動化博覽》2020年4月刊