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自PLC诞生那天起，就一直占据着整个自动化控制系统的核心地位。对于PLC发展方向的讨论也常常不绝于耳，无论从10年前就有人预言PAC将取代PLC，还是这段时间甚至有人说未来工业4.0时代不再需要PLC。
那么对于当前全球都在大力部署智能制造的转型时期，我们需要什么样的PLC呢？特别是被誉为“皇冠上的明珠”——中大型PLC将会有哪些特征呢？
首先，有一点需要明确，现在讲的高端PLC和10年以前甚至5年以前已经不一样了。不是说10年前是高端PLC，现在它还就还可以称之为高端PLC。因为社会在发展，更先进的东西出来了，所谓的高端，评判它的标准在不同的时期是不一样的。在当前智能制造时期，我认为以下五大特征已经成为高端PLC的必备条件：
1带点能力不再是关键，通信能力更重要
现在大家都看到控制系统架构已经全面工业以太网化了。十几年前现场总线兴起的时候，我们说一个高端PLC，要具备分布式控制能力，要能带很多的分布式站点，具备现场总线的连接能力。那个时候评价一个控制器的性能指标，带点能力是最重要的一项。随着现场设备智能化的提升和控制系统为保障可靠稳定性和可用性的需要，ＣＰＵ的带点能力不再是区分高端与否的关键，现在重点关注的应该是以太网通讯在现场的覆盖能力，这个直接决定了系统对现场工艺设备的控制水平。同时，因为现在处于一个承上启下的时期，比如现在现场总线还在用，不能说因为升级了，就和过去现场总线不再兼容了。但是未来的发展趋势是以太网的天下，对以太网的支持应该是更重要，而对已有现场总线协议的兼容也是不容忽视的一方面。
以前以太网是在PLC与上位管理机软件之间通讯才采用的一种通讯手段，它的优势是可以传输更大的数据量，可以有更多的控制站点能连在这个网络上去。但是对于现场控制来说，现场I/O站即使再多、设备即使再多，其实它的通讯量并没有那么大，它不会像PLC与上位机之间通讯量那么大。但是它对实时性、可靠性要求更高，丢包率很重要，实时性和数据传递可验证性的很重要。
现在随着工厂精益化管理的发展，越来越多的工厂开始使用像MES系统、资产管理系统等上位运维管理软件，当然也有人把它叫成智能制造或者是数字化工厂。这是由于越来越多的工艺客户开始为了追求更精益化的控制，要寄希望于通过PLC系统向下取一些现场的数据，来直接使用，提高效率和实时性，从而提升整体运营的效率、管理的能力。
对于全面以太网化，无论是PLC厂商还是用户都已成共识。在最近施耐德发布的昆腾+上也得到了很好的印证。
施耐德的昆腾+和之前发布的M580 PLC统称Modicon ePAC，是全球首款全以太网的可编程自动化控制器。全以太网是什么意思呢？从外表看，我们可以看到其CPU集成了3个以太网接口，可以连接很多现场的以太网设备，其实在它的ＣＰＵ内部是采用了最先进技术定制化的一款双核微处理器芯片，可以在这个高大上的芯片中直接处理以太网报文。还有是其采用了以太网背板，它其实是把一个以太网交换机芯片集成在背板里头，其他公司的背板跑的是数据总线，说白了就是两个安装在同一个背板上的模块之间物理连接起来了，就相当于把两个模块连在一块了，实现数据通讯简单的一个桥路。而昆腾+背板里头是有一个交换机芯片，所有插在以太网背板上的通讯模块或者是第三方的功能模块，可以借这个交换机模块的协调，来跟CPU、或者直接跟上位系统、或者是跟其他的系统做通讯，相当于一个智能化的“通信指挥站”。
2 PLC的信息安全成为不可或缺
在“一网到底”这种情况下就涉及一个问题：这个网被连通了以后，现场生产工艺设备和上面的管理软件甚至云端连在一起以后，它把一些管理和数据分析的系统和我们工业控制的专用系统通道打开了，那么它的信息安全的保障要求就更高了。一旦从现场设备做数据交互的时候，意味着整个通讯网络被打通，打通过程中如果信息安全在任何一个节点出现问题，都有可能造成相互之间的影响。如果上层软件信息安全没做好，它有可能从这个地方侵入然后延续下来，如果控制网络与管理网络之间衔接的地方信息安全部署没做好，就有可能从把上面的或者下面的侵入，会造成一系列连锁。
那么PLC这一侧也一样需要做好信息安全。过去的PLC在研发时在信息安全这部分是没做任何的考虑的，因为主流的高端PLC都是20年前的技术研发的，那时候没有信息安全，后面想去补这块就只能外面加罩子，要么有厂商通过底层操作系统更新打补丁，或者就是现在很多信息安全公司和所谓的信息安全小组在做的事，加防火墙，加一些网络安全的交换机。但这个治标不治本，就像人一样，你很虚了，一身的病，天天吃补药，你看着好像是好了，但是一旦出现新问题你是抗不住的。纵深防御可以起到层层隔离防护的作用，但真正安全还是需要各控制层级自身就做好，这个也是一大问题，新一代的高端控制器必须要考虑的，自身开始，不管你别的地方部署好了没有，最起码PLC自身不要受到侵害，具备本体的安全防护能力。
在这方面，不妨可以通过施耐德昆腾+来看看怎么实现的。与其他PLC的以太网不同，比如像有些公司的ＣＰＵ也集成了以太网接口，但是接口进来的数据到了CPU母板上以后，它是通过通讯协处理器把数据报文拆开，将数据放到缓存区，CPU处理的还是数据，它的CPU电路板上是两个芯片，一个是CPU的核心芯片，另一个是通讯协处理器芯片，所以它有时候也自己称为多核控制器。这样的设计带来的问题是什么呢？当大量的数据从通信协处理器核传到主处理器核的时候，所有的工作都需要主核去控制和读取，当通信数据量大的时候的不但会造成数据瓶颈，而且在传递过程中，没有办法检查这个数据的完整性，同时也会影响ＣＰＵ对过程控制的执行效率。此外，如果遇到信息安全问题，任何一个核被攻破了，另一个核是不知道的，是很难控制的安全风险。
3 不再单纯追求有多快而是要求有多稳定多可靠
生产工艺在过去进入工业时代以后，已经逐步成熟起来了，到现在我们去改变一个工艺是很难的，因为能改变的我们基本都改变了，就是说工艺上对控制系统的处理速度很难有大的变化。对于用户最关心的工艺流程的效率或者精细度提升而言，其实从两方面可以去优化它，一个是它的整个的生产流程管理、整个的物料这方面的精细化管理。另一个就是对设备的精细化管理。但是在这一块来看，其实我们设备在过去20年上一代高端控制器的能力控制下，它的处理速度是没有任何问题的，可以完全满足工艺需求的，更快的控制系统对于改善和提升工厂的运营收益已经很难体现价值了。就像在高速公路上跑，你跑到500迈没有意义，因为对于稳定可靠性来说，我们制造一个车能跑到200多迈就达到期望了，就够用了，你再快的速度也用不上，反而带来潜在危害。在这种情况下，我们一味的再去像过去的时候，去追求比一个高端处理器多快，这个已经没有意义了。但有一点跟以前一样，它的稳定可靠性，就像我为什么要开轿车，不去骑摩托车呢？它毕竟安全可靠性要好。
高端控制器现在来看，不是说看能带多少点，处理速度快到什么程度，因为这些发展到上一代的时候已经不是事了，现在随便拿一个中小型控制器，说带点能力和处理速度达到大型控制器的水平也都没太大差距。但是核心的东西就是它的安全性、稳定可靠性，它的系统的通讯能力，因为过去大型PLC主要是做大系统，大系统一定是有相互之间通讯，有协同的管理能力，与上位机通讯的能力、支持能力，这些能力都是判断这个系统是高端控制系统，还是中小型控制系统。
4 尺寸小型化、使用简单化是趋势
过去咱们说个头大就好，过去是没有办法，因为当时做不小了，其实它已经做得尽量小了。电子类产品一定是同等性能下，做得越小，它的技术含量就越高。另外，我们知道现在有个大的趋势，因为工业产品越来越被大家接受，开始向民用领域进发，尤其是这些年各个国家工业发展到一定程度了以后，有大量的民生工程，比如很多的大型楼宇里面都开始用PLC在控制了，过去都用的是嵌入式控制器，但是它通用性、扩展能力有限，维护起来需要专业的人维护，而PLC各方面原因使得它受欢迎程度开始体现。而未来分布式要求越来越广了，即使是过去传统的这些重工业，它对于控制系统的分布式安装要求越来越高，过去说我们有专门的控制站，尤其是传统产业，所有的PLC都放在一个主控站里头。但有个问题，这些模块联到现场设备的时候，连接接线很多、施工复杂、维护复杂、成本也高，所以有分布式I/O。未来所有的设备都向智能化发展，未来现场的电机，现场的一些检测仪表，可能都是以太网接口，它通过以太网直接连到控制系统里来，主控室里可能一个柜子里头全是控制器，然后一堆的交换机连了一堆的网线过来。在这种情况下，你觉得PLC是做大，还是做小？控制理念变了，工厂的设计也就会变，将来监控系统的屏幕会做得很大，但是设备就要尽量用小的地方了，提高舒适度，从而来提高效率。这么考虑的话，如果按现在控制一个3000点，得需要十个柜子，未来越来越不可能了。
如何在更小的电路板上面，放上原来功能高端的芯片，或者说将比原来功能更强大的芯片集成到一个更小的电路板上，这需要专业的设计和制造的能力，不是谁都能做得很小，把电控系统做大了容易，做小了比较难，因为更小的尺寸里面解决EMC干扰、解决散热问题、解决电路排布的问题，来实现一个比原来更强大的一个控制器，这就是高端的一个体现。
5 经验传承和专业品质必不可少
高端控制器不是说某一天突然冒出来一个产品就可以实现高端控制器，它和民用设备不一样，可以说我原来做显示器、做电脑的，突然冒出来我做个手机，它很快就成为行业的核心玩家了。但是工业控制领域不具备这个条件，因为手机坏一下、出一下问题不会影响大事，用户对于稳定运行的关注度不像工业设备，现场控制如果停一下、出一点问题，那就是大事了，所以传承特别重要。为什么这么多的PLC厂商里头，只有这么寥寥可数的几家可以提供高端控制器，不是所有人都能做，就是因为经验的传承。你没有经验，突然进来了，就像搞软件似的突然找几个高手过来编编就行，不是那么回事，里头涉及到所有的芯片、所有的布局、EMC抗干扰，各方面都是经验的一个总结，通过多少年不断的积累，不断优化，再优化做出来的。
另外一个是专业，为什么要有专业品质呢？现在能够做出来控制器的人特别多，尤其是利用PC-base这些芯片做的话，都是现成的芯片和操作系统。而现在的PLC行业，它的标准，不管编程的标准还是系统架构等都有标准可遵循的。在有可遵循的情况下，做一个模仿出来的东西是很容易的，但模仿出来的东西，它的专业度就很重要了，没有经验积累，没有这些专业的领域知识，很难做出来一个很专业的东西，这也是好多厂家只能做低端控制器。越往高端的越难，就是这个原因，很多公司做了这么多年了，想往高端冲，但一直冲不上来，就是这个问题。
本文来源于控制工程师论坛（bbs.cechina.cn）
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