PLC将走向开放式自动化

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plc之所以长盛不衰，在于这一技术门类一直能够随着工业市场的要求而变化，最近几年更随着工业数字化转型的进程而与时俱进。这是从事PLC的硬件、软件和系统的开发、设计、制造和应用的各类人员持续努力的结果。
当前工业制造商面对市场竞争的巨大压力，力求降低对控制系统的投资和降低自动化资产生命周期的成本，改善其运营操作的盈利能力。许多在役的控制系统其构成的硬件和软件由于专用、封闭，维护和升级的成本昂贵，一旦需要与一流的第三方部件集成，耗资不菲。尤其在目前IT技术快速深入地滲透和融合到企业运营管理方方面面的形势下，这些控制系统通常不具备本征的信息安全特质，造成了巨大的风险和隐患。另外，从长远发展来看，现有的控制器不能有效而恰当地保护设备资产和其它资本（如软件）投资。
自1970年dcs和PLC相继进入自动化领域，并站稳脚跟成为两大支柱之后，处于ISA95模型L1和L2层的自动化硬件和软件结构一直没有变动，迄今为止自动化市场也一直围绕着硬件和软件捆绑的模式在演进，每一个自动化供应商都开发自己的软件环境，并将这种软件环境交付给最终用户。一般来讲，用户并不能真正深入这一软件环境，只能通过供应商提供的组态工具与控制器交互。
受限于这样的状态，可以毫不隐晦地说，现今DCS最大的问题在于其封闭和专用的特性，PLC也是如此。在IT技术飞跃发展的年代，这极大地阻碍了DCS/PLC的升级迁移，以及OT与IT深入高效的融合。此外，目前的DCS/PLC一般不能提供内在的保护运营、资产设备和其它投资所需要的信息安全特性。
PLC虽然问题不像DCS那么突出，这是因为PLC在大多数场景中应用于离散制造业，有相当部分是在控制独立的小型设备。与PLC系统相比，服务于流程工业的过程控制的DCS，需要依靠联网将分散的控制站依据工艺的要求连接成一个密切相关的整体，以寻求整体的优化和预测性维护。
鉴于上述存在的问题，美国正在推动“开放式自动化”。埃克森美孚倡导一个全新的、基于标准的过程控制架构，得到ARC咨询集团大力支持，并由非盈利的第三方机构——美国开放集团（The Open Group）组织一个新的面向流程工业控制技术的标准化活动。在选择现有的、卓有成效的适用工业标准的基础上，综合开发新的系列标准。他们聚焦于如何运用最新的分布式云计算技术和虚拟化技术，重新定义已经日趋陈旧、20多年没有变动的架构，重新定义DCS和PLC，以及与优化运营密切相关的先进控制和MES（见图1）。值得高兴的是，循着这一方向的进展相当迅速，继2018年完成了概念验证的原型系统之后，在2019年2月该组织正式推出了新标准的第一版O-PAS Version1.0，给出了一个与供应商无关的参考架构；而且还计划2020年在埃克森美孚和其它至少两个现场进行试验。

图1 开放流程自动化论坛（OPAF）的范围
此外，在美国还启动了一个定义下一代自动化系统的项目，其名称是《开放网络系统上的联合自动化逻辑控制》（Federated Automation LogicControl on Open Network Systems，FALCONS）。这一系统将实现从任意资源、任意设备和任意地点获得任意信息（包括历史信息），以优化情景意识和环境意识。系统的结构建立在分布式控制节点（DCN）和单通道I/O模块的基础上，支持实时的应用处理和与其它网络协议的实时接口；系统由许多个有I/O的DCN和无I/O的DCN，以及一个与云端连接、执行集中应用的DCN构成，DCN的数量可达数千个。这或许就是下一代PLC的一种愿景。
这一发展进程还需时日并接受市场的检验，也许至少还要5年。但作为一种趋向是必然的。与此同时，传统架构的PLC还会继续存在，何时退出历史舞台现在还难以预测。
摘自《自动化博览》2019年6月刊