随着云盘算，机械学习和大数据等IT手艺和工业控制领域OT手艺的一直融合，工业互联网和智能制造已经成为未来工业生产的时势所趋 。工业互联网和智能制造付与了未来制造更大的无邪性，小批量、多品种和可定制这些生产方法也逐渐成为了可能，这也要求现代生产制造的焦点手艺——工业自动化控制系统越发无邪有扩展性 。
为此，一种基于软件界说的PLC控制系统最先受到业界的关注和重视，甚至被誉为“工业互联网时代的新一代控制系统” 。那么，这是什么样的一种控制系统呢 ？为何越发适合工业互联网的要求呢 ？现在的最新希望是什么呢 ？
克日，CONTROL ENGINEERING China采访了海内软件界说控制向导厂商优德88科技的常务副总司理刘生富先生，就软件界说的PLC控制系统做了一个深入的相识 。
优德88科技常务副总司理刘生富
工业互联网亟需越发无邪的控制系统
市场竞争的加剧和手艺的前进使得现在产品更新换代频仍，产品的生命周期越来越短 。制造业的生产模式随之爆发重大转变，工业互联网和智能制造成为解决从大规模“刚性制造”转向小批量“柔性制造”的一定选择 。
工业互联网使得生产数据可以举行规�；写娲�，实现以前不可能实现的大数据，并使用云平台亘古未有的盘算能力对大数据举行剖析，挖掘和优化生产效率 。智能制造使得现场装备、机械和工厂变得“更智能”，能够通过工业网络收罗到种种现场数据 。可是在刘生富看来，现在无论是工业互联网照旧智能制造，均未对工业控制系统的“大脑”PLC/DCS做出任何更进一步的手艺厘革，控制的焦点PLC不可够无邪扩展，无疑将大大削弱工业控制辖档烷活性和可扩展性，从而不可知足工业互联网条件下需要短时间内重新设置生产资源的需求 。
同时，随着智能化需求的日益增添，以古板PLC/DCS为代表的第三代控制系统已经不可知足工业智能化的需求 。一方面，现在的控制系统不但要处置惩罚古板的温度、压力、流量和液位等四大传感信号，并且还要能够处置惩罚视觉、语音等以前没有的信号，要支持5G等无线通讯，这些关于古板的PLC是无法做到的 。另一方面，古板的PLC厂家各自都有自己的通讯协议，不开放、不可扩展、不可兼容，这关于未来按需生产的智能制造是不相顺应的 。
而基于软件界说的PLC具有与生俱来的无邪性，能够使用虚拟化手艺通过软件设置即可实现控制能力的扩展，这正是未来制造最需要的控制系统 。
软件界说PLC改变工业互联网系统架构
古板的工业控制系统通常被称为五层金字塔模子，从现场传感层到PLC/DCS控制层，再到上面的数据收罗和监控SCADA层，生产执行MES层和企业管理ERP层 。随着工业互联网的应用，MES和ERP最先互联融合和云化 。
现在的工业互联网平台以兼容古板架构的方法运行，通过实时或者历史数据库或者专门的数据收罗网关举行现场数据的收罗，然后上传到平台上举行数据处置惩罚、展示，以及使用工业App做数据应用，举行展望和优化生产历程 。但要实现真正意义上工业互联网所构建的蓝图，这样的架构并不可知足要求 。在工业生产历程中，最终的控制历程还需要PLC来举行控制，MES、ERP或者工业APP不但需要从PLC直吸收罗数据，并且还需要PLC能够直接执行来自MES、ERP或者工业APP的指令，凭证指令优化和调解PLC控制程序，实现工业生产的效率提升，同时也阻止繁琐的人工调试历程 。
而现有的工业互联网平台还无法做到直达PLC的互操作，因此只有接纳软件界说的PLC才华够与工业互联网平台直接相通，好比实现PLC轻松毗连至互联网，将APP和剖析效果嵌入机械和云，实现智能化和自我感知，无需替换PLC硬件即可改变和升级PLC，通过API和生态系统扩大工业互联网平台应用 。
“软件界说PLC更强调的是一种系统，一种实现头脑 。”刘生富增补说道，“工业互联网的新一代控制系统的最终目的，就是实现ERP、MES、工业APP直接驱动控制系统来实现大数据驱动的准确控制 。”
软件界说PLC的优势亘古未有
软件界说着实并不是一个新词，从早先的“软件界说网络”，到厥后的“软件界说一切”，着实软件界说已经走过了看法论证阶段，在IT领域已经一个成熟的手艺 。虽然在工业领域，由于可靠性和实时性要求都很高，以是软件界说并没有获得许多应用 。
“优德88提倡的软件界说PLC，是基于虚拟化手艺，将古板专用的PLC功效解耦，使用软件界说网络的实现思绪，通过应用程序来实现PLC逻辑控制的功效 。”刘生富诠释道，“软件界说PLC的焦点是硬件资源虚拟化和管理功效可编程 。”
由于软件界说PLC实现了硬件和软件的疏散，可以通过软件来设置硬件资源，以是有着古板PLC所不具备的优势 。
首先，软件界说PLC通常没有硬件依赖性，很容易迁徙和重用软件，用户可以无邪地选择差别的供应商，也允许用户替换或添加组件而不影响系统的其他部分，轻松实现可扩展性和系统� ？榛� 。这在古板PLC控制中并不那么容易，或者基础不可能实现 。
其次，软件界说PLC由于接纳最新的处置惩罚器，CPU的性能要比PLC要强许多，同时一个CPU可以虚拟出多个PLC，同时控制更多的装备 。并且软件界说PLC可以处置惩罚语音、视觉及未来5G等新的数据，甚至在PLC上直接运行种种行业算法、工业APP，这样在许多场合可省去工控机、服务器，这些在古板PLC上是很难实现的 。
最后，刘生兴旺调，软件界说PLC尚有一个有点是可以用高级语言编程 。古板PLC通常用梯形图、结构化文本等编程，需要专业的自动化工程师去做，并且用这些语言去编写现在的许多算法十分辛苦，而用C或者C++这些高级语言就能十分容易 。
软件界说PLC的实现——NEWPRE工业服务器
只管软件界说控制的手艺已经成熟，现在海内外也有不少厂商和机构几年前也最先了研究，可是优德88科技已经在2019年4月德国汉诺威展上率先宣布软件界说控制的工业服务器NEWPRE 。
汉诺威展DEMO：使用软件界说将Intel i7处置惩罚器的4个物理核虚拟出20个实时核，
同时集成自动化控制、运动控制、机械视觉等功效 。
“这款NEWPRE工业服务器就是一款软件界说PLC的代表作，它基于开放的x86虚拟化架构，在Intel最新的i7处置惩罚器上通过高实时虚拟化手艺，可以虚拟出最多20个软件界说的实时系统以替换PLC控制器 。”刘生富用一套在汉诺威展出的实景DEMO诠释道，用NEWPRE不但可以做逻辑控制，并且可以轻松集成种种工业APP，例如可视化、协同制造、 机械视觉和工业大数据剖析引擎等行业应用软件，真正实现OT和IT手艺的融合，知足工业互联网和智能制造的需求 。
刘生富体现，虽然这样的系统看上去和PC-BASE类似，但着实也有着实质差别 。首先PC-BASE不会接纳虚拟化手艺，处置惩罚器的每个物理核对应一个PLC应用，而NEWPRE可以虚拟出更多的虚拟核来做PLC控制 。更为主要的是，PC-BASE通常都是基于Windows或者 Linux桌面操作和操作系统，桌面系统和操作系统为统一系统，而NEWPRE不但装置运行了优德88自主开发的实时操作系统Intewell，同时也可以运行Windows或者 Linux系统，两个系统同时隔离运行，在桌面系统爆发宕机时并不会影响实时系统的正常运行 。
NewPre3100系列工业服务器
现在，在实时性方面，NEWPRE支持最小50us的循环时间 。在编程方面，集成了优德88自己的工业控制编程平台MaVIEW，可以用拖拽式图形化编程，也可以支持IEC61131-3，用C++、MatLab/Simulink等编程 。同时，内置多种协议的协议转换，支持MQTT或OPC-UA到云的毗连 。
“NEWPRE可以说是集边沿盘算、历程控制、运动控制和机械视觉于一身，是工业互联网时代新一代控制系统，因此也获得了2019年首届工业互联网大赛一等奖 。”刘生富总结道 。
应用众多软件界说PLC威力初显
自从NEWPRE在去年4月宣布以来，现在已经在众多领域获得应用，显示出了软件界说PLC的起源威力 。
据刘生富先容，在虚拟多核带来的优势方面，一个典范的应用是，在一条电子芯片生产上，一台NEWPRE虚拟出了13个PLC完成13个工位的自动控制，至今已经运行近一年，没有泛起任何问题 。另一个较量典范的应用是，优德88资助Fanuc公司刷新了机械人教学系统 。在使用NEWPRE之前，一台机械人通常要给三个学生使用，得给每个学生配一个工控机来运行学生的仿真模子，还需要一个PLC接受工控机下发的指令来控制机械人，相当于一台机械人得配三套系统 。而现在只要一个NEWPRE，就装置了三套桌面系统和一套实时系统，桌面系统支持模拟仿真，实时系统控制机械人的运动，这样就省去了系统的重大性和本钱 。
在集成机械视觉优势方面，NEWPRE也已经获得应用 。现在优德88和合作伙伴正在团结开发新的无人行车控制系统 。以前无人行车通常接纳摄像机收罗信息给工控机举行路径妄想算法盘算，然后通过PLC和变频器控制行车的走向 。现在用NEWPRE之后，可以省去工控机和PLC，不但节约了硬件本钱，并且还大大简化了控制系统的架构 。
“近一年来，我们NEWPRE还在燃气站站控、油库储油罐液位控制和工程车无人驾驶控制等方面都已经获得应用，可以说软件界说PLC的一些优势在现实应用中都凌驾了我们的预计 。”虽然，在刘生富看来，这些应用只是初露矛头，“现在，我们也在和东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室合作，开发更多的行业算法库来增进软件界说PLC的应用，也希望有更多的行业有合作伙伴加入，一起开刊行业应用 。”
正如工业互联网还在早期生长阶段一样，软件界说PLC现在显然也还处在逐渐成熟阶段 。只管现在古板PLC还属于绝对的主导职位，并且也在朝着更多顺应工业互联网需求的偏向在生长，但无疑软件界说PLC开创了古板PLC纷歧样的通向未来之路，也许在工业互联网时代真正到来那一天，也正是软件界说PLC大放异彩的那一天 。
