PLC和DCS、SCADA并列為工業(yè)控制領(lǐng)域的三大支柱。為擺脫基本依賴(lài)進(jìn)口的局面，改革開(kāi)放以來(lái)，國內許多企業(yè)、高校和研究單位前赴后繼，投入了這三大系統的開(kāi)發(fā)研制。比較而言，最有成效的應該是DCS，以中控、和利時(shí)等為代表的科技企業(yè)引領(lǐng)了我國DCS技術(shù)和市場(chǎng)應用的方向，占領(lǐng)了相當部分的市場(chǎng)份額。盡管芯片等基礎元器件還不得不部分依賴(lài)進(jìn)口，但在軟件方面已經(jīng)立足于自行開(kāi)發(fā)，積累了相當的經(jīng)驗和訣竅。SCADA也有像亞控這樣的企業(yè)持續深耕，積累了相當多的客戶(hù)，技術(shù)上也形成了一些特色，正在向融合性平臺方面發(fā)展。那么，PLC的狀況如何，是不是很樂(lè )觀(guān)呢？本文試圖在這一方面進(jìn)行探討，可能掛一漏萬(wàn)，誠懇地希望各位讀者指正和補充。

總的來(lái)說(shuō)，這些年來(lái)我國PLC的技術(shù)也有了長(cháng)足的進(jìn)步，在硬件和軟件兩個(gè)方向已經(jīng)很少看到仿造的痕跡，獨立開(kāi)發(fā)、自行設計已經(jīng)成為主流。特別是近幾年，龍芯致力于國產(chǎn)芯片在工業(yè)領(lǐng)域的應用開(kāi)發(fā)，幫助一些企業(yè)走出了PLC系統獨立發(fā)展的新路；再加上眾多的PLC中小型企業(yè)鍥而不舍地辛勤耕耘，在硬件和軟件方面都呈現了若干亮點(diǎn)。目前國產(chǎn)的PLC在國內市場(chǎng)的份額可能還沒(méi)有突破10%，但從發(fā)展的趨勢來(lái)說(shuō)完全可能加速。

 PLC基礎軟件在我國發(fā)展的多元化展現 

當上世紀80年代PLC進(jìn)入我國的時(shí)候，PLC編程語(yǔ)言的國際標準IEC 61131-3（那時(shí)被命名為IEC 1131-3）尚處于開(kāi)發(fā)起步的階段。在國內市場(chǎng)活躍的是隨成套火力發(fā)電裝備引進(jìn)而來(lái)的美國MODICON的中大型PLC，還有就是日本三菱電機、OMRON、富士電機等廠(chǎng)家的小型PLC。當時(shí)國內缺乏這方面的開(kāi)發(fā)人員，軟件基本上照抄照搬。到了1993年正式頒布了PLC編程語(yǔ)言國際標準之后，國際上陸續出現了基于IEC 61131-3標準的商品化的編程軟件平臺，并在大約2000年前后進(jìn)入了國內的工控市場(chǎng)。國內企業(yè)經(jīng)過(guò)幾年的熟悉和應用，摸到了一些門(mén)道，于是在引進(jìn)的基礎上開(kāi)始尋找自主開(kāi)發(fā)的方法。又過(guò)了十幾二十年，國內終于形成了目前的相當斑斕的局面和多元化的特色。這一條路走得有點(diǎn)長(cháng)，一個(gè)重要原因是這類(lèi)應用場(chǎng)景相對專(zhuān)一的技術(shù)難入國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展規劃的法眼，都是根據市場(chǎng)的發(fā)展和需求，各個(gè)有志于此的單位和人員在自行摸索和投入。

目前在PLC基礎編程軟件方面，呈現在我們面前的大約可以概括為4種形態(tài)：

1. 從自行開(kāi)發(fā)的基于國際標準的PLC內核發(fā)展為綜合集成的開(kāi)發(fā)環(huán)境IDE，但并非把商品化作為目標，只為自身的控制系統服務(wù)，或為定制化的控制系統服務(wù)。這種形態(tài)的典型例子是杭州電子科技大學(xué)計算機學(xué)院嚴義團隊的CAS S系統，還有和利時(shí)、中控、杭州優(yōu)穩等，以服務(wù)自身的DCS產(chǎn)品為主。

2. 也是從自行開(kāi)發(fā)的基于國際標準的PLC內核發(fā)展為綜合集成的開(kāi)發(fā)環(huán)境IDE，主要特色是已經(jīng)產(chǎn)品化，可以為社會(huì )上任何有需求的單位提供商品化的軟件套件。以有15年IEC 61131-3可編程系統研發(fā)經(jīng)驗的團隊為基礎的北京奧特斯技術(shù)是目前國內此類(lèi)商品化平臺最具代表性的公司。

3. 與國外的公司合作，在他們的PLC內核基礎上開(kāi)發(fā)適合于國內工控市場(chǎng)需求的的綜合開(kāi)發(fā)環(huán)境，包括為國產(chǎn)化嵌入式芯片提供完整的軟件環(huán)境和開(kāi)發(fā)路徑。典型的例子是上海翌控科技。

4. 完全立足于自行開(kāi)發(fā)并運用IT業(yè)界最新技術(shù)所形成的軟件平臺。其特點(diǎn)是既能滿(mǎn)足傳統PLC編程的各種要求，又能適應現代PLC運用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的要求，以及方便地將人工智能引入。浙江清捷智能科技正在沿著(zhù)這個(gè)方向做開(kāi)創(chuàng )性的工作，而且已經(jīng)取得了很好的成效。

如果從前瞻性和執行力來(lái)評價(jià)一個(gè)科技機構的發(fā)展狀況，這四個(gè)典型可以說(shuō)各有專(zhuān)注，呈現出服務(wù)對象的差異化和技術(shù)特色的差異化?；究梢詽M(mǎn)足當下國內PLC市場(chǎng)對軟件開(kāi)發(fā)平臺不同的需求，又在數字化轉型時(shí)代具有不同的發(fā)展前景和方向，對今后PLC系統運用AI服務(wù)所必須的數據治理，如何方便采用開(kāi)源的AI基礎算法庫等都有合適的解決路徑和實(shí)現方案。

杭州電子科技大學(xué)計算機學(xué)院嚴義教授、鄔惠峰教授團隊是一支自主開(kāi)發(fā)IEC 61131-3編程系統平臺的有生力量。他們的IDE開(kāi)發(fā)環(huán)境CASS，配備了邏輯控制、順序控制、過(guò)程控制、機械安全控制、多軸協(xié)調的運動(dòng)控制、視覺(jué)檢測和控制、現場(chǎng)總線(xiàn)和工業(yè)以太網(wǎng)通信等綜合功能，還創(chuàng )造性地將裝備數據庫的概念和實(shí)現引入PLC系統，智能裝備的運行數據都可以以規定的數據格式實(shí)時(shí)輸入的時(shí)序數據庫，為人工智能、視覺(jué)等算法所用。其編程功能在2017年獲得PLCopen國際組織的認證（見(jiàn)圖1）。CASS平臺具有寬泛的適應性，功能配置和裁剪自如，既可為復雜的智能裝備提供應用軟件集成開(kāi)發(fā)、調試和運行維護，也可為國內外各種型號的MCU提供嵌入式PLC系統的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。它們提供的系統已在工業(yè)機器人、數控繞線(xiàn)機、數控彈簧機、全電動(dòng)注塑機、木材加工生產(chǎn)線(xiàn)、定制嵌入式PLC等獲得廣泛應用。

圖 CASS V2.0 獲得PLCopen國際組織認證

北京奧特思技術(shù)有限公司提供國產(chǎn)化IEC61131-3可編程系統AnyControl。該軟件產(chǎn)品適用于PLC、DCS、運動(dòng)控制器、機器人控制器、邊緣控制器、工控機、人機界面等，為用戶(hù)提供先進(jìn)的邏輯控制、運動(dòng)控制和現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議轉換的自動(dòng)化軟件解決方案。公司對標全球先進(jìn)的IEC61131-3可編程系統提供商，填補了中國自動(dòng)化控制底層核心技術(shù)的空白，為廣大用戶(hù)提供自主可控且標準化程度高、易用性好的產(chǎn)品及服務(wù)。公司產(chǎn)品和服務(wù)具有以下特點(diǎn)：自主開(kāi)發(fā)安全可控（系統基于開(kāi)源工具鏈自主開(kāi)發(fā)，不包含第三方不可控組件）；適配國產(chǎn)生態(tài)環(huán)境（可以運行于并不限于國產(chǎn)操作系統和國產(chǎn)處理器芯片）；支持的指令平臺有：X86/64、ARMv7 Cortex-M/A 、ARMv8 Cortex-A 、龍芯(MIPS和LoongArch) 。支持處理器多核任務(wù)分配，支持基于優(yōu)先級的多任務(wù)調度；系統支持IEC61131-3規范的五種編程語(yǔ)言L(fǎng)D、FBD、ST、SFC和IL，并支持高級語(yǔ)言程序擴展，用戶(hù)可編寫(xiě)C/C++代碼集成到運行時(shí)系統；采用執行效率高的編譯型（非解釋運行）技術(shù)，將用戶(hù)邏輯直接編譯成可執行的機器碼；支持主流的現場(chǎng)總線(xiàn)和OPC UA協(xié)議，并可根據用戶(hù)需求快速增加總線(xiàn)協(xié)議；集成運動(dòng)控制功能，支持PLCopen運動(dòng)控制規范；程序調試手段豐富，提供多種程序調試方法，包括斷點(diǎn)調試、調用棧、交叉引用、變量讀寫(xiě)、強制、監視列表、趨勢圖等。

典型應用案例有：中科院自動(dòng)化研究所 機器人控制器；某核電集團 核電DCS控制系統；某電網(wǎng)集團 風(fēng)電PLC和通用PLC；中國華電集團 風(fēng)電PLC和水電PLC；南京科唯信關(guān)鍵行業(yè)控制系統；深圳雷賽 PLC和運動(dòng)控制器；儀綜所 邊緣控制網(wǎng)關(guān)；中國移動(dòng)研究院 邊緣控制網(wǎng)關(guān)；上海商飛網(wǎng)關(guān)控制一體機；四川某自動(dòng)化公司 通用PLC ；某航天自動(dòng)化 通用PLC。

上海翌控科技有限公司專(zhuān)注于IEC61131-3 標準的工業(yè)控制系統軟件解決方案，為國內研發(fā)PLC控制器公司提供核心軟件平臺，其中包括：IEC61131-3標準的開(kāi)發(fā)環(huán)境、運行系統、主流現場(chǎng)總線(xiàn)等技術(shù)。采用高效的編譯型技術(shù)以及組件化輕量級內核設計，對8/16/32位資源受限單片機或者Cortex-A以及x86平臺均有較好支持。通過(guò)組件化開(kāi)放式SDK接口，客戶(hù)可集成任意C/C++組件至運行系統中（通訊協(xié)議、現場(chǎng)總線(xiàn)、專(zhuān)業(yè)算法函數與功能塊等）。同時(shí)IEC61131-3標準的開(kāi)發(fā)環(huán)境可以支持基于HTML/C++/C#技術(shù)的擴展開(kāi)發(fā)、品牌定制。 

翌控科技核心團隊具備十多年行業(yè)經(jīng)驗，在IEC61131-3標準的控制器研發(fā)上具有較深入的理解，并堅定本土化研發(fā)理念，圍繞研發(fā)IEC61131-3標準的控制系統可提供從處理器芯片選型、基礎驅動(dòng)優(yōu)化、操作系統選型、嵌入式中間件、控制器運行系統集成，以及IEC61131-3標準的開(kāi)發(fā)環(huán)境二次開(kāi)發(fā)OEM定制等相關(guān)服務(wù)；同時(shí)攻克了多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)，如操作系統實(shí)時(shí)性?xún)?yōu)化，Linux平臺EtherCAT驅動(dòng)瓶頸優(yōu)化等，其提供的基礎平臺協(xié)助客戶(hù)產(chǎn)品達到全球領(lǐng)先級別。

圖2 翌控科技開(kāi)發(fā)的工業(yè)操作系統NXTOS特別適合工業(yè)邊緣控制計算

圖3  翌控科技支持的基礎硬件平臺

位于寧波的浙江清捷智能(Tsing-Jet)科技有限公司是一家初創(chuàng )公司，其開(kāi)發(fā)的新一代開(kāi)放式工業(yè)控制平臺解決方案WasomePLC，目標是定義新一代工業(yè)PLC軟件平臺。該平臺以CODESYS為標桿，提供技術(shù)更先進(jìn)的PLC軟件平臺與在線(xiàn)服務(wù)，希望構建由中國廠(chǎng)商主導的PLC上“安卓”平臺。這一自主可控的國產(chǎn)軟件產(chǎn)品競爭力的戰術(shù)優(yōu)勢在于運用超越業(yè)界最高水準的PLC核心技術(shù)；而戰略?xún)?yōu)勢在于擁抱云、人工智能和5G，并具有開(kāi)放生態(tài)。主要特點(diǎn)是：

1. 采用更先進(jìn)的核心技術(shù)。用WebAssembly標準和技術(shù)作為PLC/CNC引擎，支持更多的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言生態(tài)（IEC61131-3, C/C++, Rust, TypeScript..)，提供更好的運行性能、隔離性、安全性和可靠性。

2. 開(kāi)放的軟件生態(tài)。使用跨平臺技術(shù)，支持開(kāi)放應用生態(tài)與應用商店, 促進(jìn)控制算法市場(chǎng)化。

3. 云定義控制，即云開(kāi)發(fā)、云控制、云連接、云管理、云運維、云數據；兼顧本地和云端兩種模式閉環(huán)工作。 

4. 開(kāi)放邊緣計算平臺，實(shí)時(shí)Linux，實(shí)時(shí)虛擬化容器（Docker）與微容器( Wasm ) 。

5. 分布式現場(chǎng)網(wǎng)絡(luò )，優(yōu)先使能5G。

6. 人工智能的深度支持。

7. 基于Web的IDE技術(shù)，更好的開(kāi)發(fā)體驗；Web可視化應用。

用WebAssembly標準和技術(shù)作為PLC/CNC/機器人控制的引擎，構建開(kāi)放的應用生態(tài)(見(jiàn)圖4)。進(jìn)入PLC開(kāi)放生態(tài)工具鏈的途徑有如下多種：由PLC的基本庫進(jìn)入；運用IEC 61131-3編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的程序，通過(guò)PLC語(yǔ)言WebAssembly編譯器進(jìn)入；用C/C++,Rust, TypeScript編寫(xiě)的應用程序，經(jīng)過(guò)前端語(yǔ)言WebAssembly編譯器進(jìn)入；由采用WebAssembly語(yǔ)言編寫(xiě)的第三方算法庫(包括運動(dòng)控制算法庫、運動(dòng)軌跡算法庫等)進(jìn)入。針對具體項目的要求選擇的應用程序被PLC/CNC安裝包安裝到目標設備中的 PLC/CNC管理器，形成PLC/CNC等的運行時(shí)程序。特別強調的是，作為W3C定義的標準格式，用WebAssembly語(yǔ)言寫(xiě)的同一份二進(jìn)制代碼文件可下載運行于任意硬件系統。也就是說(shuō)開(kāi)發(fā)者只要發(fā)布一份PLC/CNC的應用庫，原則上可以運行于任意PLC的環(huán)境中。這無(wú)疑大大方便了PLC/CNC應用系統開(kāi)發(fā)，使終端用戶(hù)可以自行選擇最符合自己要求和偏愛(ài)的硬件系統，體現了開(kāi)放自動(dòng)化的精髓。

WasomePLC提供了工業(yè)界先進(jìn)的編譯器和工具鏈，將IEC61131-3及C/C++、Rust等多種語(yǔ)言程序均編譯至WebAssembly字節碼模塊，并設計了開(kāi)放的二進(jìn)制接口(ABI)鏈接不同語(yǔ)言生成模塊，從而支持使用者在開(kāi)發(fā)中對多種語(yǔ)言源碼交叉混合調試，這樣先進(jìn)的開(kāi)發(fā)環(huán)境在業(yè)界尚首次所見(jiàn)。

圖4  用WebAssebly構建開(kāi)放的應用生態(tài)

云開(kāi)發(fā)是一個(gè)快速增長(cháng)的開(kāi)發(fā)模式。WasomePLC基于Web技術(shù)構建IDE，天然支持云開(kāi)發(fā)模式，開(kāi)發(fā)者使用瀏覽器從任何地方登錄即可使用，在云端完成應用開(kāi)發(fā)、仿真和調試后，即可向目標設備進(jìn)行云端連線(xiàn)部署，或下載后離線(xiàn)部署。遠程開(kāi)發(fā)調試能力極大減輕運維成本。平臺基于云邊協(xié)同的全新PLC/CNC分發(fā)、部署方式表現為在提供全新的云化的部署、開(kāi)發(fā)和維護模式的同時(shí)，兼容傳統單機PLC部署模式(見(jiàn)圖5)。在邊緣平臺(邊緣服務(wù)器)控制的核心解決方案除應用WebAssembly的微容器技術(shù)支持PLC應用的瞬時(shí)調度與啟動(dòng)之外(微容器技術(shù)的應用可使二進(jìn)制文件的大小以指數級減少，可達到100μs以?xún)鹊睦鋯?dòng)速度)；還可通過(guò)云邊緣雙實(shí)例熱備份，再加上邊緣網(wǎng)關(guān)熱備份，來(lái)實(shí)現云邊緣三實(shí)例熱切換；以及深度支持英特爾的ECI先進(jìn)軟件平臺，可使用英特爾的實(shí)時(shí)虛擬化技術(shù)，降低因虛擬化而導致的1/O和網(wǎng)絡(luò )延遲。通過(guò)EtherCAT等現場(chǎng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，所有的PLC應用都可運行于邊緣服務(wù)器，并通過(guò)邊緣服務(wù)器與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、PLC、CNC云平臺相連。

圖5  WasomePLC平臺基于云邊協(xié)同的全新PLC/CNC分發(fā)、部署方式

現代PLC需要具備人工智能和機器學(xué)習的能力，即需要支持PLC的應用程序中集成人工智能的算法，獨立完成人工智能的應用。WasomePLC平臺深度集成人工智能和機器學(xué)習(見(jiàn)圖6)，其Webassembly引擎通過(guò)共性的算法支持和更好地利用硬件的加速能力，完成人工智能算法的集成以及應用訪(fǎng)問(wèn)，支持AI算法模型的動(dòng)態(tài)更新。第三方人工智能算法庫可直接編譯后集成到PLC應用程序中，或者把C/C++源碼的人工智能庫中的算法集成到運行引擎中去。如英特爾的深度學(xué)習推理工具套件openVINO，Tensorflow開(kāi)源機器學(xué)習資源庫，XNNPack高度優(yōu)化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )解決方案(接口可以是ARM、x86、RISC-V)。

圖6  WasomePLC平臺可深度集成人工智能和機器學(xué)習

 國產(chǎn)自主高端PLC系統發(fā)展概況 

以往從芯片、操作系統再到應用，IT領(lǐng)域已經(jīng)形成了Wintel（Windows+Intel）和AA（ARM+Androids）兩大生態(tài)?；趥鹘y指令集的全封閉結構的PLC在工控市場(chǎng)中占據主流。即使是國內開(kāi)發(fā)的工業(yè)控制系統，也基本采用進(jìn)口的芯片。經(jīng)過(guò)三年的聯(lián)合攻關(guān)和深度嵌合，2022年11月深圳華龍訊達和龍芯中科成功推出了以JIC PLC命名的完全自主的高速高端的大中型工業(yè)控制系統，采用龍芯100%自研LoongArch指令集和基礎操作系統，龍芯3A5000芯片，其程序執行掃描時(shí)間低于1ms，非常適合于高速高生產(chǎn)節拍場(chǎng)景的應用。這一成果的取得得益于龍芯開(kāi)放了底層的芯片指令集，而華龍迅達則將其融合在高速高動(dòng)態(tài)響應的各種工業(yè)場(chǎng)景中。在國內這種開(kāi)放指令集的動(dòng)作，對于在行業(yè)占主導地位的Intel或者ARM來(lái)說(shuō)是根本不可能的。而現在有了芯片、控制器和用戶(hù)的三方信任和聯(lián)動(dòng)，控制器開(kāi)發(fā)的進(jìn)展速度就很快。作者曾在上海家中通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)觀(guān)察到安裝在云南玉溪煙廠(chǎng)現場(chǎng)運行的JIC PLC，并可以遠程改變伺服電機的運行參數。   

 華龍訊達的自動(dòng)化平臺將各種工業(yè)軟件系統（包括控制軟件、數字孿生、標識解析等）進(jìn)行原生的融合，例如在底層，龍芯指令集與華龍訊達工業(yè)控制系統指令集進(jìn)行了融合與匯編?；诖?，在控制器進(jìn)行編譯時(shí)，才可以實(shí)現原生的HMI和SCADA，實(shí)現各個(gè)機臺之間無(wú)差別的交互操作。按照他們的理念，工業(yè)控制才是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的核心能力。而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的實(shí)施往往費時(shí)費力，難點(diǎn)在于OT與IT的融合，在于如何將控制系統的數據與其他源數據進(jìn)行同步分析與處理。芯片級的指令交互，是整個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大廈的根基。新的工業(yè)自動(dòng)化平臺可以實(shí)現平臺級的編譯，實(shí)現每個(gè)傳感器、每個(gè)工位，以及每個(gè)設備、生產(chǎn)線(xiàn)、車(chē)間、工廠(chǎng)的真正連接。通過(guò)平臺，向上可以與ERP、MES、物流、WMS等整個(gè)信息系統共享數據，向下可以和機器數據共享。這些只有在華龍訊達和龍芯的通力合作下才能實(shí)現，成為控制系統上通企業(yè)管理、下通現場(chǎng)設備的全棧式連通（見(jiàn)圖7）。

圖7  JIC PLC控制系統實(shí)現上通企業(yè)管理、下通現場(chǎng)設備的全棧式連通

深圳市矩控新辰科技公司是一家有著(zhù)十幾年P(guān)LC整機制造生產(chǎn)經(jīng)驗的創(chuàng )新企業(yè)。最近幾年來(lái)圍繞工業(yè)邊緣計算和控制推出了邊緣智能可編程控制器、邊緣智能I/O、邊緣智能工作站、邊緣服務(wù)器和邊緣智能軟件平臺，為云-邊-端架構下的智能制造提供了成套解決方案，包括數字化矩陣式工作島群、邊緣計算數據中心、智能倉儲和物流調度、邊緣計算分析等已經(jīng)應用于芯片制造、節能玻璃智能工廠(chǎng)，新能源汽車(chē)的焊接、沖壓、涂裝和總裝等車(chē)間，還有電子制造、機械裝備和能源等行業(yè)的邊緣智能系統。

智能制造完整的解決方案是由以下各系統構建（見(jiàn)圖8）。邊緣智能可編程控制器是一類(lèi)近年出現的PLC新品種，便于在工業(yè)現場(chǎng)部署實(shí)時(shí)控制、網(wǎng)絡(luò )通訊、實(shí)時(shí)/非實(shí)時(shí)的數據處理計算及存儲等功能，將這些功能融合為一體，不但能夠滿(mǎn)足工業(yè)實(shí)時(shí)控制的需求，同時(shí)也能提供智能邊緣服務(wù)并與云端協(xié)同工作，滿(mǎn)足制造業(yè)對設備互聯(lián)互通、實(shí)時(shí)數據處理及業(yè)務(wù)分析、設備安全運營(yíng)維護等方面的關(guān)鍵需求，協(xié)助制造業(yè)突破數字化和網(wǎng)絡(luò )化的瓶頸，有助于工業(yè)數字化轉型升級。邊緣智能I/O是一種實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)I/O系統，高達100μs響應時(shí)間，采用模塊化設計和高密度集成，便于靈活配置。 數字化矩陣式工作島群是一種智能邊緣計算工作站，集成了邏輯控制、運動(dòng)控制、機器視覺(jué)、機器人控制、數據處理和傳輸功能；作為智能化制造單元的邊緣智能工作站主要用于運營(yíng)分析和預測維護，便利高端裝備智能控制、設備健康管理、產(chǎn)線(xiàn)級的人機交互等應用。 邊緣智能服務(wù)器內預裝Matrix Factory邊緣計算系統，可快速部署于工業(yè)現場(chǎng)的邊緣智能數據中心；能夠適應嚴苛的工業(yè)環(huán)境，滿(mǎn)足車(chē)間級的海量實(shí)時(shí)數據采集解析、存儲、分析、建模等需求；可為客戶(hù)提供模塊化、個(gè)性化、可擴展的IT/OT融合的軟硬件平臺。邊緣智能軟件平臺是本公司開(kāi)發(fā)的工廠(chǎng)設備現場(chǎng)數據管理的專(zhuān)用軟件平臺——Matrix Factory邊緣智能軟件平臺，適合在工業(yè)現場(chǎng)實(shí)現邊緣層的應用，其中包含工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)箱即用的核心基礎功能，具備多源實(shí)時(shí)數據接入、多維數據呈現、設備仿真與調試、數據管理優(yōu)化。以上的各種系統和部件構成實(shí)時(shí)數據驅動(dòng)的智能工廠(chǎng)架構，在很大程度上為實(shí)現OT與IT互操作提供了便利，為處于邊緣層的工作島群OT和處于信息層IT管理提供了統一的、標準化的數據接口。所產(chǎn)生的海量數據在傳輸到信息層之前，已經(jīng)在被所部署邊緣計算控制系統完成了數據清洗、壓縮、格式化、標注、加密等處理，使海量的生產(chǎn)運營(yíng)數據可以方便的與處在同一邊緣層的其它系統進(jìn)行集成。

圖8  矩控新辰提供的工業(yè)邊緣計算控制的各種系統和部件

基于IEC61131-3標準的Matrix Logic是MatriBOX系列邊緣智能控制器的編程和綜合開(kāi)發(fā)平臺。支持五種編程語(yǔ)言（指令表、功能塊圖、梯形圖、結構化文本、順序功能圖），以及支持C/C++高級語(yǔ)言編程。結構先進(jìn)、易于掌握。配備豐富的功能庫文件，供編程直接調用。集成了人機界面的編寫(xiě)，用戶(hù)可以通過(guò)功能來(lái)實(shí)現上位監控程序、報警處理程序、軟件示波器等。支持運程維護和訪(fǎng)問(wèn)，異常報警實(shí)時(shí)顯示，遠程查看設備日志，可配置短信、郵件功能。支持OPC UA通信以及MQTT、Sparkplug、RESTful等協(xié)議。多重加密功能，有效的保護用戶(hù)知識產(chǎn)權。另外，還具有一定的運動(dòng)控制功能，點(diǎn)位控制、編碼器反饋、JOG\電子齒輪、電子凸輪等。

    此外像專(zhuān)注于PLC開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的藍普鋒科技有限公司，如今已經(jīng)成系列地提供大、中、小各型PLC。其大型PLC RPC3000具有CPU冗余、電源冗余、通信冗余等多重冗余功能，I/O容量可從數千點(diǎn)擴展到4萬(wàn)點(diǎn)。

 開(kāi)拓國內PLC市場(chǎng)生態(tài)的一點(diǎn)粗淺意見(jiàn)

盡管這些年國內在PLC的開(kāi)發(fā)技術(shù)和應用技術(shù)都有長(cháng)足進(jìn)步，但生產(chǎn)制造環(huán)節的質(zhì)量控制尤其是批量生產(chǎn)的質(zhì)量控制仍然有待提高。PLC市場(chǎng)在上世紀八九十年代涌現的快速推廣和增長(cháng)、拼產(chǎn)品、拼質(zhì)量、拼營(yíng)銷(xiāo)規模的方式已時(shí)過(guò)境遷，西門(mén)子、羅克韋爾自動(dòng)化和三菱電機三巨頭雄踞市場(chǎng)前列幾十年不變的局面短時(shí)間也難以改變，但他們試圖全面壟斷市場(chǎng)也不可能。原因也很清楚，技術(shù)在不斷進(jìn)步，工業(yè)市場(chǎng)新需求層出不窮，特別是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造的迅速發(fā)展為PLC的更新?lián)Q代、功能擴展構筑了很大的空間；在大宗PLC市場(chǎng)的周邊還有許多細分市場(chǎng)需要深耕和提供完整的解決方案。因此要建立我國國產(chǎn)PLC市場(chǎng)的生態(tài)，必須從策略、思路和方法上進(jìn)行研討和實(shí)踐。

進(jìn)口PLC占據國內大多數的PLC市場(chǎng)，是有歷史原因的。在國內還沒(méi)有能力提供PLC的八九十年代，PLC應用市場(chǎng)是由美、德、日、法等PLC廠(chǎng)家推動(dòng)起來(lái)的。到了具有一定市場(chǎng)規模，而且客戶(hù)對其已經(jīng)形成依賴(lài)慣性之后，技術(shù)支持能力、應用人員的培養和積蓄就成了重要的競爭方式。從上世紀九十年代開(kāi)始，西門(mén)子、羅克韋爾、三菱電機等紛紛向相關(guān)專(zhuān)業(yè)的工科大學(xué)成批地捐贈或低價(jià)提供PLC實(shí)驗裝備，尋找和培育撰寫(xiě)相關(guān)機型的PLC專(zhuān)業(yè)教材的大學(xué)教師，并和有關(guān)出版社合作出版大量的PLC書(shū)籍。這種策略的根本動(dòng)因就是希冀國內形成只會(huì )使用、不會(huì )設計制造PLC的市場(chǎng)局面。從短期來(lái)看這種方式對雙方都有利可圖，從長(cháng)期來(lái)看就為國產(chǎn)PLC發(fā)展設置了人才、應用習慣和偏好等重重門(mén)檻。盡管?chē)鴥鹊挠凶R之士和PLCopen中國組織多年來(lái)一直呼吁和推動(dòng)以PLC編程語(yǔ)言國際標準IEC 61131-3為基礎的通識教育，獲得了一定成效；不過(guò)，讓廣大的工科學(xué)生和在職技術(shù)人員掌握PLC的基礎理論知識，改變以機型為核心的PLC課程設置，并沒(méi)有大面積地突破，尚未從根本上解決問(wèn)題。打破對進(jìn)口PLC的長(cháng)期依賴(lài)慣性，需要從PLC應用工程師的后備隊伍抓起，需要系統性的方法或者說(shuō)形成良性循環(huán)的生態(tài)系統，需要長(cháng)期不懈的努力。

市場(chǎng)擴展不妨從PLC的OEM市場(chǎng)尋求突破口?？傮w來(lái)講，對于中小型PLC OEM需求占比超過(guò)60%以上，贏(yíng)得市場(chǎng)份額的因素在于從配置的合理性和經(jīng)濟性、響應的快速性、質(zhì)量、價(jià)格等多方面滿(mǎn)足OEM廠(chǎng)家配套的要求。應該說(shuō)，靈活性是國內PLC廠(chǎng)家的優(yōu)勢，以嵌入式定制PLC作為應對方法是一種很合適的選項；與此同時(shí)，穩定的質(zhì)量是國內廠(chǎng)家必須保證的目標。這些年國內諸多的PLC廠(chǎng)家還能生存和發(fā)展，經(jīng)驗就是開(kāi)拓和服務(wù)于細分行業(yè)和市場(chǎng)。像新冠病毒肆虐期間對口罩生產(chǎn)線(xiàn)或裝備的需求一下子增加許多，而進(jìn)口PLC因芯片等原因交貨期延遲，這類(lèi)相對簡(jiǎn)單的PLC系統國內大可滿(mǎn)足，給了國產(chǎn)PLC一些機會(huì )，但顯而易見(jiàn)此類(lèi)機會(huì )性需求是不會(huì )持久的。

從開(kāi)發(fā)的角度看，市場(chǎng)并不需要很多的PLC軟件IDE供應商，但需要他們保持持久穩定和高質(zhì)量的服務(wù)以及與時(shí)俱進(jìn)的技術(shù)進(jìn)步。只要看目前全世界的PLC軟件供應商也就區區的幾個(gè)（如3S、KW、ISaGRAF、Axel、COPA-DATA等），便可明白這個(gè)道理。目前國內涌現的這個(gè)小行當還是有相當活力的，不需要在數量上有大的擴展，重要的是有足夠的行業(yè)支持，保證其長(cháng)期持續高質(zhì)量發(fā)展的動(dòng)力。從供應鏈的角度看，PLC廠(chǎng)商是PLC軟件開(kāi)發(fā)商的下游。PLC軟件開(kāi)發(fā)商對其客戶(hù)（即PLC廠(chǎng)商）過(guò)去一般是銷(xiāo)售IDE軟件授權，可以針對客戶(hù)的MCU品種和實(shí)時(shí)操作系統再提供相關(guān)的運行時(shí)系統。最近幾年根據國內的市場(chǎng)需求，國內有的PLC軟件開(kāi)發(fā)商另辟蹊徑，為客戶(hù)提供基于A(yíng)RM或X86（包括國產(chǎn)芯片）的PLC控制系統、I/O模塊、實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)主站和從站等的硬件設計參考模板。由于PLC軟件開(kāi)發(fā)商在軟件上的優(yōu)勢，可以在更小型化的MCU平臺上支持其它公司需要使用更高性能處理器才能完成的更多功能，而且還可保證更好的實(shí)時(shí)性和更低的硬件成本。當然，作為具有工業(yè)質(zhì)量的硬件模板還需要有環(huán)境適應性和電磁兼容性的保證。這種軟硬一體Design house的營(yíng)銷(xiāo)方式的潛力在于可以讓下游客戶(hù)、PLC集成商或終端用戶(hù)在短時(shí)間內（譬如三個(gè)月或半年）擁有符合工業(yè)質(zhì)量的自有品牌產(chǎn)品。由PLC平臺軟件研發(fā)公司來(lái)把控PLC各種模塊的硬件選型及供貨渠道的確認，無(wú)疑會(huì )為PLC產(chǎn)品質(zhì)量提供基本保證；PLC廠(chǎng)商應該做的是批量生產(chǎn)時(shí)的質(zhì)量控制和如何把自己的知識訣竅通過(guò)軟件模塊集成到自己的系統中。這樣，一方面PLC軟件平臺供應商就進(jìn)化為PLC ODM供應商；另一方面在PLC的軟硬件設計開(kāi)發(fā)和PLC產(chǎn)品的生產(chǎn)制造之間形成了良性發(fā)展的生態(tài)。

 結束語(yǔ)

綜上所述，我們高興地看到我國目前的PLC技術(shù)已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍，其顯著(zhù)的特點(diǎn)是不僅從硬件、軟件和系統，還是從應用來(lái)看都沒(méi)有所謂被“卡脖子”的軟肋，而且正在根據我國工業(yè)市場(chǎng)的多樣化需求走自主可控的發(fā)展之路。這種狀態(tài)完全與往昔不可同日而語(yǔ)。為了今后更好地有序發(fā)展，必須建立良好的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售、使用和服務(wù)各方合作的生態(tài)，推進(jìn)提高國產(chǎn)PLC的市場(chǎng)占有率。同時(shí)要繼續努力學(xué)習工業(yè)發(fā)達國家的質(zhì)量控制經(jīng)驗，例如西門(mén)子的PLC生產(chǎn)制造的質(zhì)量控制人員其數量和質(zhì)量都不弱于開(kāi)發(fā)人員，日本三菱電機的小型PLC生產(chǎn)的零庫存供應鏈管理和質(zhì)檢方法，等等。在這些方面我們還任重道遠，還有許多工程技術(shù)問(wèn)題要一一攻克。

作者簡(jiǎn)介

彭瑜，教授級高工，上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究院技術(shù)顧問(wèn)，PLCopen中國組織名譽(yù)主席。