PC控制的PLC化開辟了工控新應用

   IEC61131-3已經發布快30年了，它已經成為一種被國際工控界廣泛接受的控制軟件平臺的基礎標準。PC控制的發源地美國似乎很少出現像德國的倍福和奧地利的貝加萊那樣的具有國際規模和影響的采用基于PC的硬件平臺，而運行的是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點和利益。當然像美國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，也有很不錯的產品。在產品定位上，這類PLC化的PC控制產品多數屬于中高端，吸取了PLC產品的高可靠性、高環境適應性、高電磁兼容性的優點，可直接運用于嚴酷的工業環境中；其模塊化組件式的機械結構秉承了PLC靈活配置的特色；其I/O模塊的多樣性完全能適應各式各樣的工業現場的要求。在用戶看來PLC應該有的性能它們全都具有。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的軟件開發平臺，在一個統一的軟件平臺上可以提供PLC系統幾乎所有的邏輯控制、順序控制、運動控制、人機界面、文檔管理等編程和組態功能，豐富的應用程序庫，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用開發提供了良好的條件。

   以上這些PLC化的PC控制，主要用的是X86的體系結構。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。它們共同的特點是在一個系統內既有實時控制的PLC，又有非實時的可直接鏈接IT（包括云、IIoT、數據中心等）的系統，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，即開放式實時操作系統、開放式編程環境、開放式通信接口和開放式用戶界面，將傳統且穩定的PLC與現代的軟件工程的靈活性與開放性結合起來，以滿足智能制造的日常要求。在同一個系統中實現傳統PLC的實時控制的同時，引入基于互聯網的非實時任務，依賴全局數據空間中間件，為不同的實時數據處理方式和非實時數據的處理方式提供了數據交換的途徑。 

   PLCnext技術是一個執行Linux操作系統（帶有OSADL實時修補程序）的開放的固件平臺。各種以固件形式出現的部件構建其核心的功能性，這些核心部件包括系統部件、服務部件、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隔離開來的作用。用一個公用類的集合為用戶提供調用系統的功能性（例如文件操作、套接字服務或線程服務）的可能。包含在中間件中的全局數據空間GDS是PLCnext技術中一個特殊的部件，通過所謂的“數據端口”保證單個部件實時數據交換的一致性。

   近年來在工業自動化市場出現的新品種引起了廣泛關注，這就是運用于工業邊緣、可安全接入工業互聯網的可編程工業控制器，例如美國Honeywell的ControlEdge PLC，OPTO 22的groov EPIC，日本三菱電機的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滿足自動化和IIoT的要求。這種集設備邊緣、路由器邊緣和計算邊緣于一體的功能多、算力強、通信靈活的新型控制器，對下可以直接接入各種I/O，執行PLC的控制、數據采集和處理等多功能，對上可以直接與云端和數據中心相連（見圖4）。這也是PC控制發揮其長處的OT/IT融合的一種解決方案。

   PLC的這些新的架構和新的品種毫無疑問應該都屬于PLC化的PC控制。之所以說基于PC的控制技術的潛力還遠未達到它可能達到的水平，顯然就是告訴工業自動化界，PLC化的PC控制會隨著智能制造、工業互聯網的發展占據更多的PLC市場的份額。