制作现已成为未来工业出产的大势所趋。工业互联网和智能制作赋予了未来制作更大的灵敏性，小批量、多种类和可定制这些出产方法也逐步成为了或许，这也要求现代出产制作的中心技能——愈加灵敏有扩展性。

  为此，一种依据软件界说的PLC操控系统开端遭到业界的注重和注重，乃至被誉为“工业互联网年代的新一代操控系统”。那么，这是什么样的一种操控系统呢？为何愈加合适工业互联网的要求呢？现在的最新进展是什么呢？

  近来，CONTROL ENGINEERING China采访了国内软件界说操控领导厂商东土科技的常务副总经理刘生富先生，就软件界说的PLC操控系统做了一个深化的了解。

  市场竞争的加重和技能的前进使得现在产品更新换代频频，产品的生命周期越来越短。制作业的出产形式随之产生巨大变化，工业互联网和智能制作成为处理从大规模“刚性制作”转向小批量“柔性制作”的必然挑选。

  工业互联网使得出产数据能够进行规模化会集存储，完结曾经不或许完结的大数据，并运用云渠道史无前例的核算才能对大数据进行剖析，发掘和优化出产功率。智能制作使得现场设备、机器和工厂变得“更智能”，能够经过工业网络收集到各类现场数据。可是在刘生富看来，现在无论是工业互联网仍是智能制作，均未对工业操控系统的“大脑”PLC/DCS做出任何更进一步的技能革新，操控的中心PLC不行以灵敏扩展，无疑将大大削弱工业操控系统灵敏性和可扩展性，然后不能满意工业互联网条件下需求短时刻内重新配备出产资源的需求。

  一同，跟着智能化需求的日益增加，以传统PLC/DCS为代表的第三代操控系统现已不能满意工业智能化的需求。一方面，现在的操控系统不只需处理传统的温度、压力、流量和液位等四大传感信号，并且还要能够处理视觉、语音等曾经没有的信号，要支撑5G无线通信，这些关于传统的PLC是无法做到的。另一方面，传统的PLC厂家各自都有自己的通信协议，不敞开、不行扩展、不行兼容，这关于未来按需出产的智能制作是不相习惯的。

  而依据软件界说的PLC具有与生俱来的灵敏性，能够运用虚拟化技能经过软件设置即可完结操控才能的扩展，这正是未来制作最需求的操控系统。

  传统的工业操控系统一般被称为五层金字塔模型，从现场传感层到PLC/DCS操控层，再到上面的数据收集和监控SCADA层，出产履行MES层和企业办理ERP层。跟着工业互联网的运用，MES和ERP开端互联交融和云化。

  现在的工业互联网渠道以兼容传统架构的方法运转，经过实时或许前史数据库或许专门的数据收集网关进行现场数据的收集，然后上传到渠道进步行数据处理、展现，以及运用工业App做数据运用，进行猜测和优化出产进程。但要完结真实意义上工业互联网所构建的蓝图，这样的架构并不能满意要求。在工业出产进程中，终究的操控进程还需求PLC来进行操控，MES、ERP或许工业APP不只需求从PLC直接收集数据，并且还需求PLC能够直接履行来自MES、ERP或许工业APP的指令，依据指令优化和调整PLC操控程序，完结工业出产的功率提高，一同也防止繁琐的人工调试进程。

  而现有的工业互联网渠道还无法做到直达PLC的互操作，因而只需选用软件界说的PLC才能够与工业互联网渠道直接相通，比方完结PLC轻松衔接至互联网，将APP和剖析成果嵌入机器和云，完结智能化和自我感知，无需替换PLC硬件即可改动和晋级PLC，经过API和生态系统扩展工业互联网渠道运用。

  “软件界说PLC更着重的是一种系统，一种完结思维。”刘生富弥补说道，“工业互联网的新一代操控系统的终究意图，便是完结ERP、MES、工业APP直接驱动操控系统来完结大数据驱动的准确操控。”

  软件界说其实并不是一个新词，从新近的“软件界说网络”，到后来的“软件界说全部”，其实软件界说现已走过了概念证明阶段，在IT范畴现已一个老练的技能。当然在工业范畴，因为可靠性和实时性要求都很高，所以软件界说并没有得到许多运用。

  “东土倡议的软件界说PLC，是依据虚拟化技能，将传统专用的PLC功用解耦，运用软件界说网络的完结思路，经过运用程序来完结PLC逻辑操控的功用。”刘生富解释道，“软件界说PLC的中心是硬件资源虚拟化和办理功用可编程。”

  因为软件界说PLC完结了硬件和软件的别离，能够经过软件来配备硬件资源，所以有着传统PLC所不具备的优势。

  首要，软件界说PLC一般没有硬件依赖性，很简单搬迁和重用软件，用户能够灵敏地挑选不同的供货商，也答运用户替换或增加组件而不影响系统的其他部分，轻松完结可扩展性和系统模块化。这在传统PLC操控中并不那么简单，或许底子不或许完结。

  其次，软件界说PLC因为选用最新的处理器，CPU的功能要比PLC要强许多，一同一个CPU能够虚拟出多个PLC，一同操控更多的设备。并且软件界说PLC能够处理语音、视觉及未来5G等新的数据，乃至在PLC上直接运转各类职业算法、工业APP，这样在许多场合可省去工控机、服务器，这些在传统PLC上是很难完结的。

  最终，刘生富着重，软件界说PLC还有一个有点是能够用高档言语编程。传统PLC一般用梯形图、结构化文本等编程，需求专业的自动化工程师去做，并且用这些言语去编写现在的许多算法非常费力，而用C或许C++这些高档言语就能非常简单。

  虽然软件界说操控的技能现已老练，现在国内外也有不少厂商和安排几年前也开端了研讨，可是东土科技现已在2019年4月德国汉诺威展上首要发布软件界说操控的工业服务器NEWPRE。

  汉诺威展DEMO：运用软件界说将Inteli7处理器的4个物理核虚拟出20个实时核，一同集成自动化操控、运动操控、机器视觉等功用。

  “这款NEWPRE工业服务器便是一款软件界说PLC的代表作，它依据敞开的x86虚拟化架构，在Intel最新的i7处理器上经过高实时虚拟化技能，能够虚拟出最多20个软件界说的实时系统以代替PLC操控器。”刘生富用一套在汉诺威展出的实景DEMO解释道，用NEWPRE不光能够做逻辑操控，并且能够轻松集成各种工业APP，例如可视化、协同制作、 机器视觉和工业大数据剖析引擎等职业运用软件，真实完结OT和IT技能的交融，满意工业互联网和智能制作的需求。

  刘生富表明，虽然这样的系统看上去和PC-BASE相似，但其实也有着实质不同。首要PC-BASE不会选用虚拟化技能，处理器的每个物理核对应一个PLC运用，而NEWPRE能够虚拟出更多的虚拟核来做PLC操控。更为重要的是，PC-BASE一般都是依据Windows或许Linux桌面操作和操作系统，桌面系统和操作系统为同一系统，而NEWPRE不只装置运转了东土自主开发的实时操作系统Intewell，一同也能够运转Windows或许 Linux系统，两个系统一同阻隔运转，在桌面系统产生宕机时并不会影响实时系统的正常运转。

  现在，在实时性方面，NEWPRE支撑最小50us的循环时刻。在编程方面，集成了东土自己的工业操控编程渠道MaVIEW，能够用拖拽式图形化编程，也能够支撑IEC61131-3，用C++、MatLabSimulink等编程。一同，内置多种协议的协议转化，支撑MQTT或OPC-UA到云的衔接。

  “NEWPRE能够说是集边际核算、进程操控、运动操控和机器视觉于一身，是工业互联网年代新一代操控系统，因而也获得了2019年首届工业互联网大赛一等奖。”刘生富总结道。

  自从NEWPRE在上一年4月发布以来，现在现已在很多范畴得到运用，显现出了软件界说PLC的开始威力。

  据刘生富介绍，在虚拟多核带来的优势方面，一个典型的运用是，在一条出产上，一台NEWPRE虚拟出了13个PLC完结13个工位的自动操控，至今现已运转近一年，没有呈现任何问题。另一个比较典型的运用是，东土协助Fanuc公司改进了机器人教育系统。在运用NEWPRE之前，一台机器人一般要给三个学生运用，得给每个学生配一个工控机来运转学生的仿真模型，还需求一个PLC承受工控机下发的指令来操控机器人，相当于一台机器人得配三套系统。而现在只需一个NEWPRE，就装置了三套桌面系统和一套实时系统，桌面系统支撑模仿仿真，实时系统操控机器人的运动，这样就省去了系统的杂乱性和本钱。

  在集成机器视觉优势方面，NEWPRE也现已得到运用。现在东土和协作伙伴正在连发开发新的无人行车操控系统。曾经无人行车一般选用摄像机收集信息给工控机进行途径规划算法核算，然后经过PLC和变频器操控行车的走向。现在用NEWPRE之后，能够省去工控机和PLC，不光节省了硬件本钱，并且还大大简化了操控系统的架构。

  “近一年来，咱们NEWPRE还在燃气站站控、油库储油罐液位操控和工程车无人驾驶操控等方面都现已得到运用，能够说软件界说PLC的一些优势在实践运用中都超出了咱们的估计。”当然，在刘生富看来，这些运用仅仅牛刀小试，“现在，咱们也在和东北大学流程工业归纳自动化国家重点实验室协作，开发更多的职业算法库来促进软件界说PLC的运用，也期望有更多的职业有协作伙伴参加，一同开发职业运用。”

  正如工业互联网还在前期开展阶段相同，软件界说PLC现在明显也还处在逐步老练阶段。虽然现在传统PLC还归于肯定的主导地位，并且也在朝着更多习惯工业互联网需求的方向在开展，但无疑软件界说PLC创始了传统PLC不相同的通向未来之路，或许在工业互联网年代真实到来那一天，也正是软件界说PLC大放异彩的那一天。

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