一顿乱弹：工业4.0下PLC如何变高端？PLC:你大爷还是你大爷

慧聪教育网 2018-12-29 17:32 来源：互联网

【慧聪教育装备网】今天逛工控论坛的间隙，看到PLC有个置顶帖子，版主出题，讨论什么是高端PLC。什么样的PLC可算是高端PLC？如何一眼判断高端PLC还是低端PLC？后面得到大家不同角度的看法，一一看完就写一个自己的想法。

工业是个很广泛的话题，每一家制造商的具体情况都不完全相同，规模也不同，所以没办法在此一概而论。中小型公司不大可能流水线式的购买机器人设备，所以很多时候需要“量身定制”一些智能化/自动化系统，这就需要你施展各种神通。

随着工业4.0、中国制造2025，或者美国的工业物联网(IIoT)、智能工厂等新概念的提出，全球制造业已步入智能化时代。作为工业3.0开端标志的PLC，一直是自动化控制系统的核心，随着智能化和新兴行业对控制器要求越来越高，PLC又将如何发展？全球主要国家都在谈这个大方向，所以肯定是不愁找不到工作的领域。当然，个人感觉这是需要很多实际经验和动手能力的领域，并不是简单摆上某些个软件或设备就“完成升级工业4.0”了。

事实上，工业4.0就没有标准答案，连德国人自己都没有。

先看三个概念：

工业1.0

机械化，以蒸汽机为标志，用蒸汽动力动力驱动机器取代人力，从此手工业从农业分离出来，正式进化为工业。

工业2.0

电气化，以电力的广泛应用为标志，用电力驱动机器取代蒸汽动力，从此零部件生产与产品装配实现分工，工业进入大规模生产时代。

工业3.0

自动化，以PLC（可编程逻辑控制器）和PC的应用为标志，从此机器不但接管了人的大部分体力劳动，同时也接管了一部分脑力劳动，工业生产能力也自此超越了人类的消费能力，人类进入了产能过剩时代。

工业4.0是在“互联网+”这个巨大无比的概念里，包含“互联网+金融”、“互联网+零售”等等，而“互联网+制造”就是工业4.0。也就是说

互联网的普及和渗透达到今天这个水平+工业化发展到今天的水平＝第四次工业革命

也就是说，工业4.0应势而谋、因势而动，顺势而为，前面说了没有标准答案，所以你也不需要去深究文字语法结构，一切广泛应用在工业领域和互联网产业的主流技术都是可以在4.0时代发挥作用的，关键在于你怎么利用。你只要知道今天的人们迫切希望利用互联网（物联网）的便利（远程和实时）来管理生产就行了。

工业4.0正是如此。我们利用强大的云计算能力，透过互联网这个通道和无数的传感器，来实时监控着制造业的运转。得到的数据可以各种各样的，将同行业的数据放在一起并彼此参考，极有可能会发现某种规律，从而进一步改善该行业的生产力。

工控论坛上发起了工业4.0下高端PLC的讨论。要说高端，可能没有一个能够生产PLC的商家不认为自己的PLC高端，即使不高端也认为自己PLC有特色！因此，这是一个见仁见智的话题。目前，工业4．0在中国也如火如荼的讨论着，那么，什么样的PLC能够适应工业4．0的“柔性制造”要求？这样的PLC或许才可称之为高端PLC。

自从工业4．0柔性制造的提出，我就充满了好奇，我知道目前的PLM、MES性能已达到相当境界，但最终怎样让PLC执行生产任务呢？在PLC中事先枚举？根据生产工艺变化重新给PLC编程？显然，两种方式都有严重问题！枚举，编程复杂易遗漏，工艺适应性差；重新给PLC编程就不讨论了，这正是全世界目前正在使用的方式，无法解决MES与PLC的那堵墙！柔性制造就需要柔性PLC，谁能解决这一问题，可能才能顺应工业4．0的潮流，基本称得上高端PLC。

工业4.0、中国制造2025，或者美国的工业物联网(IIoT)

任何你能掌握的技术应该都是工业4.0下可以被利用的。能够把机器、传感器、数据库、互联网几个东西关联起来的技术都是需要的。作为最终用户，如何选择合适的控制系统，在选择高端大型控制系统时应该关注什么？

冗余？严苛环境？高速、高性能？所谓的高端PLC，究竟“高”在哪里？

高端PLC应具备编程十分简单，尽可能隐藏那些与生产工艺无关的细节，如：数据、数据库、变量、通讯等。

工业硬件方面，主要是利用PLC和SCADA系统(数据采集与监视控制系统)来检测和采集传感器数据，PLC怎么和传感器沟通，这是工业自动化的基础了，算是一个必须了解的东西。然后是SCADA软件系统，中文不知道叫做什么，大概就是GE的iFIX或者Wonderware的InTouch等等，这些软件在设计的时候已经考虑到工业4.0的一些需求，譬如数据的集中存储及管理等等。

人机界面（HMI）是工业4.0的另一个关键组件。在过去，为机器和操作员创建接口需要中央PLC和总线系统的介入，总线系统用于将关键的机器设定信息和变量发送到驱动上去。在显示到HMI上之前，诊断和机器状态信息会被重新导入到PLC中去。

互联网/IT方面，鉴于数据都是通过以太网传送，能写一些基于TCP/IP协议的程序，譬如用Python或者Java，在系统后台运行并检测PLC运转情况，或者补足SCADA系统未能涉及的空缺功能（譬如有的传感器自带WebServer，但又不需要经过PLC处理数据，这时候可以用自编写程序抓取数据并保存到数据库）。

数据库相关知识是重要的，GE现在的承包项目都会要求把数据传到一个集中管理的云服务器上，以方便进行大数据分析。所以你要了解一下数据库的基本概念和相关编程。传感器不需要特别精通，因为你不是在设计和研发传感器（当然你有兴趣另当别论）。如果只是利用，通常打电话给专业供应商，他们的销售人员会根据你的实际要求提供合适型号的产品。

你需要了解的是如何把这套传感器集成到你设计的大系统框架内，通常通过PLC，有时候需要PC，如果是后者，则有可能需要进行二次开发，也就是前面说到的最好懂一些Python、Java的编程。目前的PLC要统一编程语言几乎是不现实的。但是软件功能完全可以更简单一些了，比如我用了一款PLC,弄一个高速计数，我硬是到现在都没有搞懂，发脉冲也没有搞明白。不好说怎么怎么的，我用PLC这么多年了的老手，到现在都没有搞明白，这编程软件是怎么做的？非得要弄个让人看不懂才显得高端？当然我也没有时间去研究它，不可能把时间耗在这个上面。

FCS系统已经提出很长时间了，它是智能执行单元通过总线自主获取信息实现自主控制的系统。其优越性绝非CCS系统和DCS系统能够比拟。商家大多将还未实现FCS怪罪于纷繁多样的现场总线控制协议，“语言”不统一，怎么能实现？于是争相将现场总线统一到对自身设备有利的总线。时间证明，这几乎是遥远漫长的过程。多样的总线协议是历史问题，作为高端PLC不正应该解决这一问题？况乎，总线问题解决了，FCS就实现了吗？如何对众多的不同厂家的智能设备单元编程？千万不要说要求智能设备单元厂家按不同的工艺编程生产！这说明什么？这说明我们的PLC需要一个创新的模式来解决这一些问题。这是看得见的高端。

作为用户真正需要的功能是SDC（软件定义控制器），也就是未来编程组态的工具统一标准化，可以通过一个编程工具对各家的PLC进行编程组态，无论是控制还是监控。对于各家PLC只需要提供运行环境就可以了。因为PLC所用的CPU芯片在快速的迭代，性能和功能都是成几何倍数增加，就像ARM打算挑战intel一样，嵌入式CPU已经不是吃干饭的了。那未来我在这里大胆的猜测一下，个人觉得HMI这个产品将消失，取而代之是基于PLCbase的web监控。其实大家就可以把未来的PLC当作一台小的计算机，没有它做不了的工作，这个时候你再试想一下功能性的问题，也就不是问题了。

未来高端PLC必须具备安全可靠高性能的网络通讯机制。

不论建立的编程通讯还是CPU之间、CPU与远程I/0之间、CPU与其他系统控制器之间通讯，通讯高速、可靠、安全必须兼备。这是实现控制任务的物质基础。

要注意的是，西门子是工业4.0重要参与者，所以PLC的时代不会这么快落幕，或者说，PLC的时代，即将开始新的篇章，总线将成为工业的血脉，Profinet,Devicenet等将成为以后的主角，传感器，视觉技术将成为以后工业的眼镜，机器人将逐渐取代人类，工业将通过网络获取更多的信息然后做出判断与行动，然后将信息及时反馈以及收集目前主要信息。总之，为了提高生产效率，减少人员。

最后，国内PLC技术差在哪里？硬件差，小型还可以用，中大型稳定性差，没有自己的总线技术，扩展性以及延伸性跟没有一样，开发语言差，高级语言像鸡同鸭讲，处理能力也不再同一级别，更别提冗余等了，程序块开发的不好，PID算法，运动控制这些不敢用，所以对于说PLC没有技术壁垒的我也是醉了，没有壁垒你看看国内被国外虐成什么样了？说到这里PLC的培训国内一直也没有一个真正完整工业生态圈的培训系统，这很遗憾，也许以后会有。这里倒是可以推荐下研究下还不错的平台，工控论坛或者100唯尔教育网的PLC编程以及机电自动化这方面的内容还是比较齐全的。这个行业要的是真枪实弹，要的是真才实学，有课程必须要有实训实操，学习PLC编程偷懒要不得，取巧要不得，踏踏实实才是最真。

PLC短期内也不会被淘汰，PLC只会更强，但如果题主要从事国内的PLC生产厂家的话，我只能说落后太多，追赶起来太难，以后总线的天下国内到现在还拿不出一个像样的总线就靠着廉价霸占低端抢份额，前景太难看。学工控的基础——PLC:你大爷还是你大爷。

工业4.0是赢得PLC市场的根本变革。更小的封装尺寸、更高的I/O密度以及高级功能的整合—要想获取成功，需要利用新策略参与竞争，在更小空间内实现更多功能。摩尔定律并不能解决这些问题。这些系统中的大量模拟电路意味着PLC工程师不容忽视摆在面前的模拟整合问题。成功不仅仅取决在每平方厘米内封装了多少功能。随着厂商对工业4.0利益的追求，那些能够系统地整合组件需求的工程师将处于有利地位。