北京機械工業(yè)自動(dòng)化研究所有限公司副總工程師、研究員韓立新

PLC問(wèn)世50年了，作為工業(yè)3.0時(shí)代的代表性產(chǎn)品，其技術(shù)、產(chǎn)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(zhù)共同目標指向，都是技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉型升級，從而實(shí)現經(jīng)濟社會(huì )更好發(fā)展。智能工廠(chǎng)是智能制造的載體，也是制造企業(yè)轉型升級的愿景。工廠(chǎng)自動(dòng)化是PLC的傳統領(lǐng)域，智能制造PLC不會(huì )缺席。

智能工廠(chǎng)具有全面感知、優(yōu)化決策、精準執行，自動(dòng)化方式實(shí)現的業(yè)務(wù)管理和制造作業(yè)過(guò)程的特點(diǎn)。而這些的實(shí)現，必須要有多功能、強性能的工業(yè)控制器。從曾經(jīng)的角色和在工業(yè)企業(yè)中的現有存量來(lái)看，PLC具有得天獨厚的優(yōu)勢，但也面臨全新的挑戰。

挑戰首先來(lái)自于需求端。智能工廠(chǎng)要全面感知，挖掘數據價(jià)值，前提條件是互通互聯(lián)和數據采集。原來(lái)現場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò )和車(chē)間一級的網(wǎng)絡(luò )與互聯(lián)網(wǎng)是隔離的，互通互聯(lián)與數據采集解決問(wèn)題的重點(diǎn)在多種現場(chǎng)通信協(xié)議間的信息交換?，F在的橫向集成、縱向集成、端到端集成，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)構建與應用等，實(shí)現互通互聯(lián)的同時(shí)，也帶來(lái)了網(wǎng)絡(luò )安全問(wèn)題。對于PLC來(lái)說(shuō)，互通互聯(lián)帶來(lái)的安全問(wèn)題又分為信息安全和功能安全兩個(gè)方面，而后者又是PLC不同于一般業(yè)務(wù)管理用計算機的重點(diǎn)所在。如何確?？刂葡到y在互通互聯(lián)的環(huán)境中的功能安全，要研究的問(wèn)題還很多。

智能工廠(chǎng)的優(yōu)化決策要在各個(gè)層級上實(shí)現，在設備和產(chǎn)線(xiàn)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(jué)、深度學(xué)習等人工智能算法，提供IEC61131-3標準以外的高級語(yǔ)言編程等。

現場(chǎng)的同一臺設備、同一個(gè)工藝段、產(chǎn)線(xiàn)，可能有多個(gè)或多類(lèi)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(gè)控制器完成？其實(shí)PLC、CNC、機器人控制器、DCS功能相互的融合伴隨著(zhù)各自的發(fā)展歷程。

挑戰同時(shí)來(lái)自新技術(shù)對原有產(chǎn)品和解決方案的顛覆，其中最主要的挑戰來(lái)自云計算模式。云計算的本質(zhì)是大規模分布式計算，它將非關(guān)即開(kāi)的數字化設備模型化為傳統上的“模擬”系統，增進(jìn)了系統的伸縮性和可靠性，并且規模越大越經(jīng)濟，使我們今天擁有似乎無(wú)窮無(wú)盡的網(wǎng)絡(luò )資源和計算能力，擁有了7×24運行的各種線(xiàn)上系統。

PLC產(chǎn)品和技術(shù)發(fā)展到今天，大型PLC系統本身已經(jīng)是一個(gè)分布式計算系統，只不過(guò)這種分布式系統是基于現場(chǎng)總線(xiàn)和局域網(wǎng)的。支撐云模式分布式計算系統的相關(guān)技術(shù)應用于工業(yè)控制領(lǐng)域，將帶來(lái)工業(yè)控制系統體系結構、技術(shù)架構、產(chǎn)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(gè)體現。邊緣計算提出了云、管、邊的體系架構，我們也可以簡(jiǎn)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(shí)施，大幅降低單位計算成本的同時(shí)，提供了強大的計算能力，使得在計算機系統的虛擬空間里構建模型、進(jìn)行仿真運行和優(yōu)化運算有了更好的選擇?，F場(chǎng)I/O和實(shí)時(shí)控制由邊緣控制器實(shí)現，軟件自動(dòng)生成和部署技術(shù)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(chǎng)控制所需的智能，并且解決了傳統控制系統產(chǎn)品升級換代時(shí)需要重新配置系統、編制用戶(hù)程序所帶來(lái)的不便。因為是重新規劃的系統，統一的技術(shù)架構和通信協(xié)議可以更好地實(shí)現互通互聯(lián)。

華為邊緣智能小超人—Atlas 500智能小站和一些傳統PLC廠(chǎng)家的產(chǎn)品創(chuàng )新，都是對技術(shù)發(fā)展趨勢的現實(shí)響應。雖然還有許多理論和技術(shù)問(wèn)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技術(shù)架構正在孕育。5G乃至更新的通訊技術(shù)，降低了分布式系統各功能組件間的信息交換時(shí)延，將會(huì )加速這個(gè)進(jìn)程。對這些挑戰的積極應對，將為PLC迎來(lái)新的發(fā)展機遇。

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年4月刊