近來(lái)，網(wǎng)上關(guān)于“下一代PLC發(fā)展趨勢(shì)”的討論十分熱烈。這個(gè)誕生近半個(gè)世紀(jì)的產(chǎn)品已經(jīng)歷了數(shù)次變革，如今隨著用戶(hù)需求的驅(qū)動(dòng)以及所面臨的更為復(fù)雜的控制任務(wù)，將再次面臨升級(jí)考驗(yàn)。在討論中，大多數(shù)網(wǎng)友認(rèn)為PLC的變革不僅要體現(xiàn)在傳統(tǒng)性能與功能的升級(jí)，更要體現(xiàn)在產(chǎn)品的平臺(tái)理念方面，將其價(jià)值延伸到整個(gè)生命周期之中。

其實(shí)，早在幾年前，一些國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化企業(yè)便開(kāi)始嘗試在包裝、紡織、電梯等OEM行業(yè)提出“定制化”的平臺(tái)理念。通過(guò)與OEM行業(yè)客戶(hù)在評(píng)估、開(kāi)發(fā)、制造等環(huán)節(jié)的合作，縮短了OEM產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間，并降低了成本。在這樣的趨勢(shì)下，OEM行業(yè)所應(yīng)用的PLC產(chǎn)品正在“嵌入”一部分定制化的功能，而ePLC的概念也應(yīng)運(yùn)而生，這里的“e”即為“embedded”。顧名思義，ePLC需要的是開(kāi)放式的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)和相應(yīng)的硬件產(chǎn)品。杭州電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院教授嚴(yán)義指出，ePLC應(yīng)該具備如下的基本功能：開(kāi)發(fā)方法使用IEC61131-3的標(biāo)準(zhǔn)5種編程語(yǔ)言，原則上沒(méi)有限制的硬件擴(kuò)展，以XML方法開(kāi)發(fā)的統(tǒng)一軟件平臺(tái)，具備用戶(hù)可自行開(kāi)發(fā)的應(yīng)用模塊。

對(duì)于如今的OEM行業(yè)，控制系統(tǒng)的功能越來(lái)越強(qiáng)，要求也隨之越來(lái)越高，產(chǎn)品性?xún)r(jià)比以及更快面向市場(chǎng)的速度的要求，讓越來(lái)越多的OEM行業(yè)用戶(hù)走上了“定制化”之路，ePLC的概念也隨之向OEM行業(yè)逐漸滲透。

從PLC到ePLC再到iPLC

在OEM行業(yè)，當(dāng)前的專(zhuān)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)存在諸多問(wèn)題，極為突出的是C語(yǔ)言或匯編對(duì)開(kāi)發(fā)人員的要求非常高，人數(shù)眾多，成本相應(yīng)增加，此外由于產(chǎn)品的繼承性比較差，人員流動(dòng)直接對(duì)公司造成極大的風(fēng)險(xiǎn)。而ePLC恰恰解決了這樣的棘手問(wèn)題，嚴(yán)義認(rèn)為ePLC就是結(jié)合了專(zhuān)用控制器與PLC的開(kāi)發(fā)手段，在硬件上可任意擴(kuò)展，不受限制；軟件上同樣可以任意擴(kuò)展，開(kāi)放安全，最為重要的是平臺(tái)開(kāi)發(fā)的特征直接降低了公司由于編程人員流動(dòng)造成的損失。

當(dāng)然，這樣一個(gè)開(kāi)放平臺(tái)的作用不僅是保護(hù)公司資產(chǎn)，更能幫助客戶(hù)更快地開(kāi)發(fā)其產(chǎn)品，進(jìn)而為用戶(hù)帶來(lái)實(shí)際的效益。PLCopen中國(guó)組織主席彭瑜教授認(rèn)為，對(duì)于大多數(shù)中國(guó)本土的OEM制造業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)前期的工作的專(zhuān)業(yè)性非常強(qiáng)，如果沒(méi)有足夠的技術(shù)支撐，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)很難持續(xù)下去。而為客戶(hù)提供一個(gè)開(kāi)放式的平臺(tái)，就大大解決了客戶(hù)的燃眉之急。

隨著ePLC的深入發(fā)展，智能化與安全性能的需求也在逐漸增強(qiáng)。特別是“智能制造”這個(gè)概念在國(guó)內(nèi)普及開(kāi)來(lái)的同時(shí)，iPLC的概念也逐漸進(jìn)入人們的視野。嚴(yán)義向記者解釋道：“從廣義上來(lái)說(shuō)，iPLC就是具有智能算法的PLC；從狹義上來(lái)講，iPLC應(yīng)該具備視覺(jué)、運(yùn)動(dòng)控制、智能算法、機(jī)器手等方面的多種功能。”以機(jī)器人生產(chǎn)為例，PLC的對(duì)接是發(fā)展的方向，此外，運(yùn)動(dòng)控制也是非常重要的一環(huán)。目前，大部分PLC的運(yùn)動(dòng)控制功能都比較弱，反饋功能弱、定位精度低，因此，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的改善也在推動(dòng)iPLC的發(fā)展。在產(chǎn)品安全方面，具有安全功能的PLC產(chǎn)品層出不窮，具有安全功能的開(kāi)發(fā)平臺(tái)也相應(yīng)成熟。據(jù)嚴(yán)義介紹，安全PLC的本質(zhì)是降低PLC系統(tǒng)的失效率以及失效后避免引起人身傷害和財(cái)產(chǎn)損失，以達(dá)到被控設(shè)備安全運(yùn)行的目的。同時(shí)，他指出，安全PLC并不應(yīng)該單純?yōu)榱送ㄟ^(guò)相關(guān)認(rèn)證，而是要作為提高產(chǎn)品安全性的手段。

“軟”實(shí)力帶來(lái)的機(jī)遇

隨著硬件元器件可靠性的增強(qiáng)，成本的逐年下降，硬件冗余已被廣泛理解和應(yīng)用，越來(lái)越成熟的硬件設(shè)計(jì)已經(jīng)能夠滿足各種預(yù)定的要求。但是即使硬件可靠性水平不太高，人們也難以在設(shè)計(jì)軟件時(shí)能夠確保完全滿足預(yù)定的要求。同時(shí)，隨著對(duì)軟件的依賴(lài)越來(lái)越大，包括從控制系統(tǒng)到安全系統(tǒng)，從單獨(dú)的系統(tǒng)再到復(fù)雜的集成系統(tǒng)，在實(shí)際工作中的體現(xiàn)就是，軟件和人為因素造成的失效、事故導(dǎo)致停機(jī)事故的比重越來(lái)越大。

有統(tǒng)計(jì)顯示，自動(dòng)化系統(tǒng)中軟件開(kāi)發(fā)的成本逐年上升，在1980-2010年的30年間，軟件成本由10%增至40%，機(jī)械成本卻由80%下降至35%。彭瑜認(rèn)為，在工業(yè)控制領(lǐng)域，軟件設(shè)計(jì)的工程化必須在其全生命周期完善實(shí)施，包括從設(shè)計(jì)階段、仿真階段、程序編制階段、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試階段一直到運(yùn)行與維護(hù)階段。

傳統(tǒng)的PLC編程語(yǔ)言最常用的是沒(méi)有結(jié)構(gòu)化，不能定義數(shù)據(jù)類(lèi)型的梯形圖語(yǔ)言，對(duì)于PLC使用者來(lái)說(shuō)，除了可能過(guò)編制程序來(lái)控制外，輸入采樣、輸出配置和PLC例行程序均是不可見(jiàn)、不可控的。彭瑜介紹，采用了IEC61131-3軟件模型，就大大解決了這些問(wèn)題。各大自動(dòng)化企業(yè)也在利用軟件來(lái)打造“軟實(shí)力”。貝加萊“Automation Studio”作為統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，以開(kāi)放的接口技術(shù)、軟件的模塊化以及行業(yè)庫(kù)的支撐與相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，為OEM行業(yè)客戶(hù)帶來(lái)了具有競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的軟件解決方案。

行業(yè)滲透進(jìn)行時(shí)

盡管目前ePLC產(chǎn)品并沒(méi)有形成一定規(guī)模的產(chǎn)業(yè)，但是嚴(yán)義認(rèn)為，推動(dòng)ePLC理念的過(guò)程也是一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈完善的過(guò)程。“我們希望找到更多這條產(chǎn)業(yè)鏈上的應(yīng)用廠商、生產(chǎn)廠商、銷(xiāo)售廠商等等，一起來(lái)推動(dòng)ePLC理念與相關(guān)產(chǎn)品的發(fā)展。”據(jù)了解，嚴(yán)義與他的技術(shù)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)啟動(dòng)了在幾大重點(diǎn)行業(yè)的推廣計(jì)劃。

“在電梯行業(yè)，關(guān)于控制系統(tǒng)的強(qiáng)制性安全標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)開(kāi)始執(zhí)行，安全認(rèn)證工作今年也即將開(kāi)始強(qiáng)制執(zhí)行。這就要求電梯制造企業(yè)轉(zhuǎn)變開(kāi)發(fā)模式，”嚴(yán)義介紹道，“構(gòu)件化和建模方式開(kāi)發(fā)更加適合這樣的模式，而我們提供的開(kāi)發(fā)平臺(tái)正是符合這種形式的。”適合這種“老行業(yè)開(kāi)新花”模式的行業(yè)其實(shí)還有很多，嚴(yán)義透露，接下來(lái)，塑機(jī)行業(yè)將會(huì)是他與團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)并建立合作的重要領(lǐng)域之一。

說(shuō)到產(chǎn)業(yè)化，嚴(yán)義認(rèn)為，隨著技術(shù)的強(qiáng)大與成熟，行業(yè)的道路自然會(huì)隨之拓寬。當(dāng)然，他也指出，跟一線企業(yè)的對(duì)接十分重要。“我們現(xiàn)在有意識(shí)地在和各個(gè)OEM行業(yè)的大型企業(yè)進(jìn)行溝通，主要是因?yàn)榇笃髽I(yè)普遍具備戰(zhàn)略性的思路與眼光，此外，大企業(yè)在同行業(yè)內(nèi)的影響力也會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)相關(guān)理念的認(rèn)知。”

據(jù)嚴(yán)義介紹，目前他正與電梯業(yè)內(nèi)一家大型企業(yè)進(jìn)行合作，“由于我們的技術(shù)非常新穎，技術(shù)含量也很高，在國(guó)家相關(guān)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)后，該企業(yè)可以直接把我們的合作成果拿去申請(qǐng)國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)。”當(dāng)然，合作不只意味著“共贏”，也意味著新理念的傳播與技術(shù)的推進(jìn)。“比如現(xiàn)在我們?cè)陂_(kāi)發(fā)安全PLC的新模塊，我就提出了這樣一個(gè)概念，安全認(rèn)證是非常重要的，但是實(shí)現(xiàn)安全不能光靠認(rèn)證，這是靠理念改變出來(lái)的。產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)要有這個(gè)理念，至于認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該是后續(xù)考慮的問(wèn)題。”嚴(yán)義說(shuō)到。

平臺(tái)開(kāi)發(fā)和不斷完善、良好的技術(shù)服務(wù)支持是ePLC帶來(lái)的巨大優(yōu)勢(shì)，但是硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、應(yīng)用項(xiàng)目開(kāi)發(fā)以及對(duì)被控設(shè)備的熟悉程度也是非常關(guān)鍵的問(wèn)題。也就是說(shuō)，必須要從內(nèi)核級(jí)掌握核心技術(shù)，此外價(jià)格也要考慮到國(guó)內(nèi)企業(yè)的承受能力，這樣ePLC產(chǎn)品才能在OEM行業(yè)取得更持續(xù)、更健康的發(fā)展。