工業互聯網條件下新一代控制系統的發展趨勢

工業控制系統的發展經過三次歷程：機械控制，電子控制，計算機控制。 隨著工業互聯網的快速發展，使得我們的生產數據可以進行規模化集中存儲，實現以前不可能實現的大數據，并利用云計算平臺前所未有的計算能力對這些大數據進行分析、挖掘和優化生產效率。工業4.0使得現場設備、機器和工廠已經變得“更智能”，所以我們可以談論智能設備、智能機器和智能工廠。 但是，我們會發現，無論是工業互聯網還是工業4.0，均未對工業控制系統的“大腦”PLC/DCS做出任何更進一步的技術變革。這種兩頭重中間輕的現象，就好比是高速路上的收費站，光高速路擴寬遠遠不能夠實現更大的汽車吞吐，聳立在高速路上的各個收費站才是這條路上的瓶頸點，因此針對收費站現在都需要設置更多收費窗口，實現電子收費等舉措改革而適應高速、快速增長的車流。適用于工業控制系統領域也是一樣，控制的核心PLC設備不能夠靈活擴展，這一限制無疑將會大大減弱工業控制系統靈活性和可擴展性。 隨著工業智能化需求的日益增長，以傳統PLC/DCS為代表的第三代控制系統已經不能滿足工業智能化的需求，目前業界針對工業互聯網、工業4.0等的技術體系探索，重點將圍繞PLC/DCS展開,從而實現第四代的控制技術。 第四代的控制技術一定是軟件定義和虛擬化技術的結合，從而滿足工業互聯網及智能工業的控制需求。軟件定義PLC/DCS通過答應用戶更換或添加組件而不影響系統的其他部分，實現輕松的可擴展性和系統模塊化。軟件定義PLC設計為開放平臺，答應用戶選擇優選組件和解決方案，這意味著用戶可以靈活地選擇不同的供給商（無供給商鎖定）。 在工業3.0系統中，在同一個體系結構中使用多個供給商的組件并不那么簡單，或者根本不可能。軟件定義PLC中通常沒有硬件依靠性，所以很簡單遷移和重用軟件。軟件定義PLC使用虛擬化或軟件定義技術，使用更多的軟件而不是硬件，因為所需的硬件數量較少，所以降低了成本，縮小了占用空間。目標是提供現成的和可供銷售的COTS（COTS=商業現成的）軟件/硬件產品以實現整體解決方案的靈活選擇和可擴展性。 虛擬化技術和軟件定義的體系結構是以軟件為中心的模式，在系統集中治理、網絡處理和安全性方面具有優勢。遠程監控降低了運營成本，而維護工程師或操作員并不總是需要現場檢查機器的狀態；集中治理簡化了遠程監控，因為只需訪問一個軟件平臺即可治理您的資產；通過云計算和使用智能傳感器（包括通信能力和加載診斷的傳感器），機器數據被推送到云端，數據可以通過用戶界面（HMI）訪問，機器數據可以用于猜測性維護，這意味著機器數據可以用來預估機器即將發生故障的時間。 軟件定義架構的PLC更強調的是一種體系，一種實現思想。和軟件定義網絡、軟件定義世界一樣，PLC設備的智能化和標準化的體現就是典型的軟件定義的PLC，包括PLC輕松連接至互聯網：將APP和分析結果嵌入機器和云，實現智能化和自我意識；無需更換PLC硬件即可改變和升級PLC設備功能，為用戶提供智能，實現持續改進；通過API和生態系統擴大工業互聯網平臺應用。