工业互联网条件下新一代控制系统的发展趋势

工业控制系统的发展经过三次历程：机械控制，电子控制，计算机控制。 随着工业互联网的快速发展，使得我们的生产数据可以进行规模化集中存储，实现以前不可能实现的大数据，并利用云计算平台前所未有的计算能力对这些大数据进行分析、挖掘和优化生产效率。工业4.0使得现场设备、机器和工厂已经变得“更智能”，所以我们可以谈论智能设备、智能机器和智能工厂。 但是，我们会发现，无论是工业互联网还是工业4.0，均未对工业控制系统的“大脑”PLC/DCS做出任何更进一步的技术变革。这种两头重中间轻的现象，就好比是高速路上的收费站，光高速路扩宽远远不能够实现更大的汽车吞吐，耸立在高速路上的各个收费站才是这条路上的瓶颈点，因此针对收费站现在都需要设置更多收费窗口，实现电子收费等举措改革而适应高速、快速增长的车流。适用于工业控制系统领域也是一样，控制的核心PLC设备不能够灵活扩展，这一限制无疑将会大大减弱工业控制系统灵活性和可扩展性。 随着工业智能化需求的日益增长，以传统PLC/DCS为代表的第三代控制系统已经不能满足工业智能化的需求，目前业界针对工业互联网、工业4.0等的技术体系探索，重点将围绕PLC/DCS展开,从而实现第四代的控制技术。 第四代的控制技术一定是软件定义和虚拟化技术的结合，从而满足工业互联网及智能工业的控制需求。软件定义PLC/DCS通过答应用户更换或添加组件而不影响系统的其他部分，实现轻松的可扩展性和系统模块化。软件定义PLC设计为开放平台，答应用户选择优选组件和解决方案，这意味着用户可以灵活地选择不同的供给商（无供给商锁定）。 在工业3.0系统中，在同一个体系结构中使用多个供给商的组件并不那么简单，或者根本不可能。软件定义PLC中通常没有硬件依靠性，所以很简单迁移和重用软件。软件定义PLC使用虚拟化或软件定义技术，使用更多的软件而不是硬件，因为所需的硬件数量较少，所以降低了成本，缩小了占用空间。目标是提供现成的和可供销售的COTS（COTS=商业现成的）软件/硬件产品以实现整体解决方案的灵活选择和可扩展性。 虚拟化技术和软件定义的体系结构是以软件为中心的模式，在系统集中治理、网络处理和安全性方面具有优势。远程监控降低了运营成本，而维护工程师或操作员并不总是需要现场检查机器的状态；集中治理简化了远程监控，因为只需访问一个软件平台即可治理您的资产；通过云计算和使用智能传感器（包括通信能力和加载诊断的传感器），机器数据被推送到云端，数据可以通过用户界面（HMI）访问，机器数据可以用于猜测性维护，这意味着机器数据可以用来预估机器即将发生故障的时间。 软件定义架构的PLC更强调的是一种体系，一种实现思想。和软件定义网络、软件定义世界一样，PLC设备的智能化和标准化的体现就是典型的软件定义的PLC，包括PLC轻松连接至互联网：将APP和分析结果嵌入机器和云，实现智能化和自我意识；无需更换PLC硬件即可改变和升级PLC设备功能，为用户提供智能，实现持续改进；通过API和生态系统扩大工业互联网平台应用。