智能制造离不开PLC，但市场提出新要求

　　PLC可编程逻辑控制器，是一种具有微处理器的数字电子设备，用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载存储器内存储与运行。PLC通常作为重要的底层控制部件应用在SCADA和DCS系统中，用于实现工业设备的具体操作与工艺控制，是工控系统的重要基础。在工业现场，由于最靠近底层工业设备，工控系统软硬件在企业推进智能制造的过程中，起着至关重要的作用。

　　1 工业3.0时代，PLC的发展历程

　　众所周知，工业3.0是指电子信息化时代，即广泛应用电子与信息技术，使制造过程自动化控制程度进一步大幅度提高，从20世纪60-70年代开始并一直延续至现在。PLC伴随着工业3.0 这个时代一路走来，成为工业3.0最具代表性的工业产品之一。

　　1968年1月，美国Bedford Associates公司在Richard Morley领导下开发了一种可编程控制器，支持用梯形图逻辑编程。同年10月，Bedford Associates创建新公司Modicon来推动新的可编程控制器的产业化，新产品命名为Modicon 084。

　　1969年11月在得知通用汽车公司的要求后，Dick Morley为通用汽车展示Modicon 084, 获得通用汽车的青睐，随后通用汽车将其用于对金属切割、钻孔、材料处理和装配等环节进行控制。Dick Morley被普遍认为是“PLC之父”。

Dick Morley（右2），1968年 图源：radwell

　　1971年，Allen Bradley公司的工程师Odo Josef Struger和Ernst Dummermuth开发了新一代控制器，型号为Bulletin 1774，命名为 Programmable Logic Controller (PLC)，采用专用的编程终端T3，该结构申请了美国专利US3942158。Odo Josef Struger后来成为IEEE会士，Rockwell公司技术副总裁，为Allen Bradley公司的PLC架构设计和PLC编程语言国家标准的制定做出重要贡献。

　　回顾PLC的发展历史，其成功体现在两个方面：一是用计算机来解析过去用继电器实现的逻辑控制；二是采用梯形图逻辑编程，使原来的电气工程技术人员能在自己原有的技术基础上采用计算机编程。

　　PLC是工业产业经济发展背景下的产物，它为工业技术领域带来了一次革新，使可编程程序成为了工业生产设备提高运行效率的关键，为实际工业生产起到了重要的推动作用。

　　随着工业4.0、智能制造时代的到来，企业对产线自动化、网络化与智能化的要求更高，PLC最大的问题在于其封闭和专用的特性。在工业互联网蓬勃发展的今天，其封闭性与专用性，成为PLC向前发展的最大阻力。

　　2 实现柔性生产，PLC需要灵活性和可拓展性

　　随着市场需求的不断增长，企业现有的自动化控制越来越无法满足生产效率以及产品多元化的需求。制造企业需要更多的灵活性来保障快速的产品生产销售，需要柔性化的生产方式以及柔性化的产线。只有灵活性和可扩展的控制系统才能实现产线工艺的迅速调整以及柔性化的制造，这也是现在工业自动化的关键和重点，具体表现在：越来越多的工厂数据应该是可复用的，逻辑代码应该是易于移动和可重用的，系统应该是模块化和可扩展的。而传统的控制核心PLC设备不能够灵活扩展，这一限制无疑会大大减弱产线的柔性。

　　在工业互联网中，工厂车间具有更高级别应用程序的机器的数据集成主要是使用传统协议完成的，而传统协议缺乏对新设备灵活集成的支持。可以在这两者之间引入一个中间层，通过虚拟化PLC控制器或软件定义PLC将控制逻辑与机器分离，可以获得更灵活的重新配置。具体来说实现PLC灵活性和可扩展性的方案主要有以下两种：

　　1、实现PLC虚拟化。利用PLC虚拟化是虚拟PLC（vPLC）取代传统硬件PLC；

　　2、PLC硬件重构。实现下一代新型和智能的PLC设备，取代传统硬件PLC。

　　PLC虚拟化在这里并非是指软件PLC（SoftPLC）或安装虚拟机里面的软件PLC，而是指将PLC执行环境与I/O模块解耦，并将PLC执行环境标准化、模块化、虚拟化的实现。

　　3 与边缘计算结合，未来PLC还需具备一定的智力

　　在工业互联网应用的初级阶段，仅仅将数据采集上来进行大数据分析、预测、优化等还不够，企业还需要设备本身拥有智能计算、智能处理的能力，比如边缘计算能力。落地到工业生产过程中，设备最终的控制过程还需要PLC来进行，PLC的智能计算、智能处理必须具有软件定义的能力。

　　只有通过软件定义的PLC，才能够通过上层的数据分析、预测和优化之后，根据应用功能优化和调整PLC控制程序，实现工业生产的效率提升，同时也避免了人员的繁琐调试等，提高运营成本。而现有的云平台还无法做到直达底层的控制优化，因此只有在打通关键核心控制设备PLC后，才能够打通工业互联网的第二阶段。

　　从技术发展来看，国产PLC替代空间极大，专、精、高和深挖细分市场或许是国产PLC的“出路”。国内厂商需要提升自主核心技术能力，把握住未来PLC技术和市场的发展趋势，扩大市场份额，争取话语权。此外，国内企业应该拥有公平的竞争环境，同时政府也应给予国产中小企业的支持。

　　目前，各“卡脖子”行业的国产化替代在国内各方的努力下加速进行，工控领域的自主安全也越来越受到重视。此外，在智能制造的大潮下，PLC市场具有超大的增长的空间，国产品牌拥有天时、地利、人和的优势，但若想在激烈的市场竞争中持续增长，还尚需时间的考验，尤其是替代国外大型头部企业的大中型PLC市场份额，这也是未来本土PLC企业面临的最大挑战。

文章来源：www.cechina.cn