中國煙草總公司職工進(jìn)修學(xué)院研究員王德吉

控制系統是制造企業(yè)制造過(guò)程中的神經(jīng)中心、操作中心和安全屏障。它實(shí)現了監視、控制和優(yōu)化整個(gè)過(guò)程流程和產(chǎn)品質(zhì)量的功能，是確保重大工程和重大裝備安全可靠和高效優(yōu)化運行的不可或缺的關(guān)鍵通用硬軟件平臺與系統。隨著(zhù)控制系統技術(shù)的不斷改進(jìn)和發(fā)展，其在工業(yè)控制領(lǐng)域的應用日益成熟。然而，隨著(zhù)智能制造時(shí)代的到來(lái)，IT與OT的集成發(fā)展已成為大勢所趨。作為智能制造的基礎層和自動(dòng)化控制層的核心，控制系統不可避免地面臨新的挑戰。智能制造基于數據，因此有必要獲得完整且相互關(guān)聯(lián)的全局數據，以更好地協(xié)調整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程?？刂葡到y是整個(gè)智能制造架構中硬功能的核心鏈接。它需要具有更強大的數據采集、存儲、計算和分析功能，以更好地支持上層智能軟件的開(kāi)發(fā)。具體說(shuō)來(lái)，PLC面臨以下挑戰：

高性能控制：智能制造環(huán)境需要PLC以比以往更快的速度來(lái)處理指令、服務(wù)中斷并支持集成的HMI。這需要處理器具有更高的MIPS和多個(gè)內核，這必將導致高昂的成本和功耗。

互連接性：不同機器之間的M2M連接性要求在單個(gè)PLC系統中支持多種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，而企業(yè)連接性則需要對應用程序互連接性框架（如OPC-UA）的支持。

安全的通信：工廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )外部連接到企業(yè)的PLC容易受到網(wǎng)絡(luò )攻擊，這使安全成為主要問(wèn)題。

跨平臺的互連接性：選擇錯誤的處理器可能會(huì )導致代價(jià)高昂的錯誤，因為不同系統之間的功能互連接性要求使用在非專(zhuān)有處理器內核上運行的標準化操作系統。

市場(chǎng)的多變性：隨著(zhù)連接性和互連接性環(huán)境的不斷發(fā)展，市場(chǎng)需求的更改變得更加頻繁，這需要對軟件和硬件設計進(jìn)行更改。

此外，傳統的挑戰仍然存在，包括可伸縮性、功能安全性、更低的功耗、更小的面積。

總之，隨著(zhù)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的逐步實(shí)現，工廠(chǎng)邊緣智能化是實(shí)現智能的關(guān)鍵所在。PLC面臨著(zhù)大數據、高性能控制、互連接性、安全性、跨平臺等挑戰。通過(guò)片上系統（SoC）現場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）設計的片上PLC能夠應對這一挑戰。片上PLC通過(guò)云實(shí)現工廠(chǎng)與企業(yè)之間的安全通信，支持工業(yè)生產(chǎn)商獲取并使用工業(yè)過(guò)程數據，提高了效率，還支持海量定制，通過(guò)預測性維護降低了由于工廠(chǎng)停工帶來(lái)的高成本。

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年4月刊