PC控制的PLC化开辟了工控新应用

PC控制的PLC化开辟了工控新应用

   IEC61131-3已经发布快30年了，它已经成为一种被国际工控界广泛接受的控制软件平台的基础标准。PC控制的发源地美国似乎很少出现像德国的倍福和奥地利的贝加莱那样的具有国际规模和影响的采用基于PC的硬件平台，而运行的是IEC-61131兼容的控制软件。这仿佛继承了基于PC控制的原始理念和原有的优点和利益。当然像美国OPTO22这样的持PC控制PLC化，或者一度以可编程自动控制器PAC面目出现，也有很不错的产品。在产品定位上，这类PLC化的PC控制产品多数属于中高端，吸取了PLC产品的高可靠性、高环境适应性、高电磁兼容性的优点，可直接运用于严酷的工业环境中；其模块化组件式的机械结构秉承了PLC灵活配置的特色；其I/O模块的多样性完全能适应各式各样的工业现场的要求。在用户看来PLC应该有的性能它们全都具有。更为吸引用户的是它们的CPU的处理能力超越一般的PLC，它们配备的综合的工程开发软件平台（如贝加莱的Automation Studio，倍福的TwinCAT3）都超过一般PLC的软件开发平台，在一个统一的软件平台上可以提供PLC系统几乎所有的逻辑控制、顺序控制、运动控制、人机界面、文档管理等编程和组态功能，丰富的应用程序库，与第三方仿真软件、视觉软件的方便链接，与IIoT的链接等，都给用户的中高档应用开发提供了良好的条件。

   以上这些PLC化的PC控制，主要用的是X86的体系结构。还有一类新型的PLC也可以归于同一类，典型的代表就是德国菲尼克斯的PLCnext，还有德国楞次的新型PLC。它们共同的特点是在一个系统内既有实时控制的PLC，又有非实时的可直接链接IT（包括云、IIoT、数据中心等）的系统，为OT与IT融合给出了一种解决方案。PLCnext通过建立四大开放平台，即开放式实时操作系统、开放式编程环境、开放式通信接口和开放式用户界面，将传统且稳定的PLC与现代的软件工程的灵活性与开放性结合起来，以满足智能制造的日常要求。在同一个系统中实现传统PLC的实时控制的同时，引入基于互联网的非实时任务，依赖全局数据空间中间件，为不同的实时数据处理方式和非实时数据的处理方式提供了数据交换的途径。 

   PLCnext技术是一个执行Linux操作系统（带有OSADL实时修补程序）的开放的固件平台。各种以固件形式出现的部件构建其核心的功能性，这些核心部件包括系统部件、服务部件、I/O部件以及中间件。中间件起着将PLCnext固件平台与操作系统隔离开来的作用。用一个公用类的集合为用户提供调用系统的功能性（例如文件操作、套接字服务或线程服务）的可能。包含在中间件中的全局数据空间GDS是PLCnext技术中一个特殊的部件，通过所谓的“数据端口”保证单个部件实时数据交换的一致性。

   近年来在工业自动化市场出现的新品种引起了广泛关注，这就是运用于工业边缘、可安全接入工业互联网的可编程工业控制器，例如美国Honeywell的ControlEdge PLC，OPTO 22的groov EPIC，日本三菱电机的MELIPC MI5000、MI3000、MI2000、MI1000和中国台湾研华的WISE-5000等。这种新的解决方案可以同时满足自动化和IIoT的要求。这种集设备边缘、路由器边缘和计算边缘于一体的功能多、算力强、通信灵活的新型控制器，对下可以直接接入各种I/O，执行PLC的控制、数据采集和处理等多功能，对上可以直接与云端和数据中心相连（见图4）。这也是PC控制发挥其长处的OT/IT融合的一种解决方案。

   PLC的这些新的架构和新的品种毫无疑问应该都属于PLC化的PC控制。之所以说基于PC的控制技术的潜力还远未达到它可能达到的水平，显然就是告诉工业自动化界，PLC化的PC控制会随着智能制造、工业互联网的发展占据更多的PLC市场的份额。