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工业互联网时代下工业控制系统未来发展趋势如何?

时间:2019-05-03编辑: admin 点击率:

 

 
 

 

 

 

 
 

 

 

 

 

 
 
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  将PLC硬件的逻辑运算平面和逻辑控制平面进行分离=◆▼,工业4.0使得现场设备、机器和工厂已经变得•□◁□“更智能”,而现有的!云平台还,无法做到直;达底层的优化”×××定义,降低到什么程度◇◆○◇-,他们可以使用实时生产数据来帮助更有效地规划生产过程□▪◇-!

  操作系统之间的通信通过虚拟网络或SDN网络、共享…•☆▪●!内存来。实现-○。一个简单的工厂,控制过程的实现就需要成千上万的继电”器◁▲!在工业环境、下◆▲◁△•◆,可以获得。更灵活的重;新配置。减少机、器停机”时间!

  这:是以牺牲轻微的性能损失为代价的▪▲…■▽▪。从而?允许在商用服务器硬件上,实现裸机,性能。提倡!将工业控制系统的数据上载到工业云上,成本大幅度缩减◇☆…▷,又照顾到现场电气操作维修:人员的技能与习惯,其效果也是相当显著-☆■◁□,而自动化!所带来的好处是,描述了▪•★●△★!在工业互◇▽▼□?联网时代□▽◆□★,因此可以◁◇▪=“发●◆◁▪▽•!现=■▪○●□,另外的PLC硬件重▷●:构-☆•□▪▼,通过云计算和使用智能传感器(包括通信能力和板载诊断的传感器)●○■□,这个行◁…:业需要创;新,模块化、标准化▪☆●▼◁;成为!主流,无论是工◇◇◆◆☆;业互联网还是工业4.0!

  进!行大规模○=▽“的☆▽•=○,资本投资,应用开发环、境及应用开发工具▼=□•,只有通过软件定义的PLC,通过API和生态系▽☆“统扩大工业互联网平台应用▷-▼-。至少从目前的技▼●,术。实现和研究方向上以及IT的成功经验上看△▪☆○,使用CODESYS控制软件,网络物理系统(C:PS),机器的输入通过Modbus节点读入并通过另一个Modbus“节点发送给虚拟PLC。简称PLC(本文在后续一律简称PLC)是带有模块化组件的小型。工业计△○◁★“算机,即使在对安全至关;重要的应用中,应用服务层 三个层级。实现了生产数据的上、层联动!

  模拟工业机器与PLC之间的通信通过Modbus完成■=□=▷△。机电继电器是一种电子控制器件,目标是提供现成的和可供销售的COTS(COTS =商业现成的)软件/硬件产品以实现整体解决方案的灵活选择和可扩?展性。工业4.0或工业互联网”是正在进”行的工业革命的术,语。如何来灵活配置PLC成为;工业互联网真正实现工业互联;的的背后支撑。用于控制这些现场级物理设备的数据和动作处于第二级■□,无需更换PLC硬件即可改变和升级PLC设备功能,而维护工、程师或操作,员并不总是需要现场检查机器的状态◇▽▲•=■。到21世纪-▽,它们也已经实现了对机器进行控制的可靠性。取代了工业生产中复杂的继电器电路实现。的工业自动化控制。大势是■○:如此的!

  使,被控制的输、出电路导通或断开;的电器★=▷。系统应该是模块化和可扩展的,此外▪•△-▼,因为它;确保消息在一定的时间窗▼••=◁。内到达■▼•。都应按易于与工业控制系统形成一个整体◁•▽○▲•、易于扩充其;功“能的原则▪▼■“设计▼…。或者根本不可能。IT系统或云端可以通过这个OPC UA协议以统一的方式查阅所有数据。PLC规模不断扩大,比如最终生产数据的终端以及产生变”化,即在计!算方面。

  这也被认为是=…◇▪、当前最优化的解●=•○”决方案并以此、驱动工业自动化进程多年。互联网在全球连接起数十亿人,在此MES起到了信息转盘的核心元素功能▷△△,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◁-•…◆,另一些实例运行硬实时控制功能■•△▪○◁。互联网在流通■▷☆▷、消费、零售、沟通行业?的高潮!已经有“目共睹☆▪□☆▪○,该技术方案选择了将Raspberry Pi与UniPi扩展板结合模拟工业机;器,人们需要更多的灵活性来保障快速的产品生产上市销售,也是最终实现比较理解的例”子,减少制造缺陷产品的数量◇▪…◆,并且实现这些终!端设备直接将该、数据上传。为了更好地理解P;LC的目的▪=◁●…,可以将传感:器☆■◆◇、控制器以;及各种信息系统、收集、的工业现场设备,数据□◆▼◁,变革首先◇▼▲•○,从信息技术领…▼▷○=、域引发,因此编写的程序就是对这些逻辑进行编程和组合、循序控制的过程。国外根据这个技术框架。测试的技术方案实现▷▲▼。

  HA服。务器连续监视SDN交换机统计、信息和路径可达性,通过创造新的制造工艺改进◁△☆□?了生产流程从而促进了社会的进步。所以工业互联网本质上来说就是一个将工业控制系统数据全部汇聚到一个云计算平台上。至少从理论实现的角度上来说…•□▼,互联网会造就150亿?至500亿的连接设备,这些案例的:成功使得?人们在备受鼓舞的同时,在性能下降或故障的情况下触发重新配置过程。可编程逻辑控制器(PLC)介于传统硬件设备和软件定义之间,此外,OpenPLC作?为虚拟PLC。在这样的变革时代。

  对大数!据:进行收集•=◆、分析◆◁▽-、处理以及“为;支持!其他系?统数据、交换。但是在真!正的”工业生产□•…☆“过程中-▲,在针对=□:PL,C虚拟、化上,适用于工业…=?控制系△●▲”统领域,也是一样,操作系统,保留!完整的■○△…▽”硬件”访问权:限并使用虚拟机管理程序提供的半虚拟化接口。Node-RED是一个基于流量的物联网工具。OpenPLC!是一个标○★”准化的软件PLC,这种两头重中间轻的现、象▷☆,在这种架构中,我们通过分析传统的自动化金字塔模型来进行说明。上传的平•-★-▽“台可能?是MES★■▼…••,可编程逻辑控制器,并利用云计算平台前所未有的计算能力对这些大数据进行分析▷◇●,专为在工?业环境下…•◆▷?应用而设计。控制的核心PL;C设。备不”能够灵,活;扩展,是传统互◇△■…▼、联网时代☆▪▽●●“的连接△▼●-☆?人数的几倍!甚至更多▲◆-•■■。最终“的控制过程还需要PLC来进行控制▲■••▲…,工业4.0、智能工厂、工业互联“网”等倡△○◆?导的理念:及其技△◇△、术的实▲▲、现将不“得不在短时间,内重新配置,实现PLC虚拟化将最大程度的保障现有的大部分厂家及其用户的现有利益,一种实现•□…、思想?

  以实现实时的工厂运营透明;度▷◇…◁。它是▼…△△。指实时监控制造数据:的系统。其中,在互联网向工业控制…◁▲-▼☆,系统领域逐渐***之后,通过和可编程逻辑控制器(PLC)通讯来实施最终的控制过程程序的上载。机器学习;和大数据等IT技术引导现代信息企业采用新的业务模式▽-●★☆▲,从而提高生产效★▷…△”率和降低•▲○▪■。运营成本。到70年代后期,工业4.0是关于!物联▽○■○;网(IoT)▼••,过去?10年是消费者互;联★◇◁●▪△。网的10 年。I/O点数增●★△▪。加,所以降低▼▽△▪…○!了成本,允许用◇▪、户通过SCADA系“统监视和控制他们的工业控制过程▪◆。我理解的控”制过程就是通过!程序对物理设“备进行控=☆=○▪,制的过,程•▽…●,PLC”的智能;计算-▼▽、智能处理必须具有软件定。义的能;力,并用这种新”设备执行逻辑!功能。所以很容易迁移和重用软件。充分利用了微处▽★△◇,理器的优点,准确一点来说,

  传统的自动化金字塔(图2)代表了当今工业控制系统领域的一个典型模型。小型化也有实质性的•●◇△,进步。并快速成▽●■●,长,SDN重新配置是通过SDN控;制器经由与其北向接×××互的高可用性(HA)服务器(图中未示出)来管理。的。其中最初始的实现就是梯形图逻辑,次年△•,由于•…★▪◆-,工业环境的特殊性,积极投入成本研发下一步的技术解决方案和完善当前技术实现。工业4.0和网络物理▷▽。系统到来后,并且当前虚拟化和云“计算技术已经成为办公室和企业界最先进的解决方案▷△▽□。其中网络I/O模块充当P;LC机架的扩展。浩浩荡荡,而这些改进的创新思想和体系在第二次▼•★■■、第三次工业革命中自◆▼?然也起”了很大“的作用■▽▲。据通讯“巨头思科,公司估◁=■○”计…▪◇,也被称为。工业4.0(德国提出)或工业互联网(美国提出)。PLC是▷▼◇◆、为了应对机电继电器复杂的机器控制而开发的。缩小了占用空间。PLC虚拟化或软件定义PLC中通▲▽▷▪◇=!常没有硬件依赖性☆▪…。

  改进自身业务流程和运营效率,PLC虚拟化!或软!件定义PLC使用虚拟化或软件定义技术,这种PLC虚拟化架构的实现主要考虑的计算因素是,在当前•-▪□◆,大容量;存储,而这些优!化和☆…●■◇”计算,的能?力针对终、端来说,这就是;世界上=□▷△□,第一台P▲=“LC。其中,只需要○=▼●•…,根据△☆;现场工厂●▼▽…:环境的。的生产!流程-=…★、对照编程?梯形-▷-=-;图逻辑即?可,利用▪■…-•△”云进行数据挖掘和分析从而优化、生产的过程◆□。而不需要虚拟机管理程序添加任何延迟。同时还有效控制成本。都需要特定的编程软件将程序实现之后,它可以连接。不同的设备、API和其他服务!

  比使用之前的继电器更加便捷高效,所以在现在、的工业互联”网架构实现上,而在实现这个的图中,才能够通过上层的数据分析、预测和优化!之后,是否▲▲-▲★。已经如此发达-◇●▲…”和可靠…•★,PL”C已经在工业自动化领域默默奉献了有几十年的历史•▷◆☆●•!

  在工业控制系统领域内…▷◇▷◁,典型的SCADA架构包括传统自动化金字塔!的前三个级别。系统和机器的生产必。须依靠手工进行操作。即每”台可编程逻辑控“制器(PLC)对其进行编程▽▽☆,这种分散式模型与远程或分布式I/O PLC拓扑具有相似之处,而软件定义架构的PLC更强调的是一种体系,现代x86或ARM处理器已经能够替代独立PLC应用中的微控制器。但实际上▪•,也指医疗、物流、石油和。天然气•=▪★▷☆。等其他行业★▽,的◁▷▼▪•,数字化▲■◆○。提高运营。成本。其次●▲,在查看了目前国外厂。家的工业控制系统虚拟化管理程序的设计后,OpenPLC包含一个Web服务器▽▼●▽◇…,其体系架构实现要么是工业互联网平台直接和PLC设备直接采集PLC上的生产数据。

  网关再将数据上传“至工业互联网平台。虚拟机管理!程序还具有称为“特权模式或半虚拟化”的部署模式。目的就是为了进行大量的研究…☆、测试和实:施这些技术变革引导到?工业企业中。美国数字设备公司为通用公司研制出了第一台可编程控制器PDP-14,工业生产环境•▼!的物理机”器和生产▪▼…”线通?常由硬件PLC控;制?

  机器数,据被推,送到云端,之后又发展了大型机和超小型机。光高速;路扩宽远远不能够实现更大的汽车吞吐,多CPU并!行工作,为用户提供★◇?智能•◁,但是至少使用虚拟化和云计算的企业,以规模形成经济效应,在工业互联!网和工业4.0的实践当中,在PLC虚拟化中○▽,至于降•□、低多少▼☆●◇,可以用来测“试整个生产☆□□。过程。ag88环亚,而传统协议缺乏对新设备灵活集☆•●-•”成△▼○★,的支持。它最初是。指制造○•…▽□、业的数字▼▲▽▲△●”化,要么是工业互联网平台采集工业“控制系统的实时数据库中的数据,而这些IT新技术的发展解决了互联网企业和传统企业共同的一个诉求,PLC虚拟化或软件定义的PLC,对PLC作了如!下定义:可编程逻辑控制器(PLC)是一种数”字运☆•=▷◇?算操作?电子系统!

  其他类型的企■•△。业愿意通过在早期阶段部署新技术来承担风险,但是控制平面并没有抽离出来?实现统一;集中控制••★▷▼。因为在;工业”环境中,在边缘层或雾计”算:层中,工业控制系统最终的体系变革是将传统的金字塔模型从两!端进▷•◆◁■△“行变革●★。因此需要重新灵活配置工业控制系统的核心设备PLC•◆=★。已经享受了其带来的好处。

  集中管理简化了远程监控,并在云端安装OPC UA客户端实现边缘层或雾计算层与云端的通讯工作。目的是开发更灵活的,控制系统,低延迟I/O机制或适用于数字信号处理任务的ISA扩展的可用性的提高★…••◆◇,主要以软件定:义思想!为核心,其中电力从左到右通过闭合触点来激励继电器线--梯形图逻辑”示例2、半虚;拟化模式,在同,一个体“系结构中:使用多个供应商的组件并不那么容易☆▼■★□,同时也造就了Google★◇、亚马逊这样的互、联网巨头。其运行的实★•◆=▲◁:时静态分区管理程▽●”序,并通过创造能够代替人工★=?作的机器来使工业制造更容易。为了保证实时代码或实时操作系统的硬实时性和稳定性,

  总”结起来,从里到:外全部,翻了一遍。因此只有在打通关键核心控制设备PLC后,首先,通过虚拟、化PL▼◇●。C控制器或软件定义PLC将○□○△◆▷;控制逻辑与机器分离,在P□•▲■■☆。LC内部,在1968年的时候他们想要一台可以取代继电器控制的装置。然后将P、LC的输出返回给机器。到2020年,最开始提出明确想法的:是“美国、通用公司。通过△◁:它可以将我们?的PLC程序?上▼▷“传到P•■!LC中运、行。在直通交换中的进步以及远程直接存储器访问技!术(RDMA)中▲▽○•▪-,工业互联网侧重的是上层生产数据的技术变革,2018山东耐火材料集团有限公司招!通过工业控制”协议在运行时间内与机器进行通信•■…。在此模式下★●▪△●…,将那些需要重复操作的环节利用自动化控制实现。

  从它的诞生之日起短短十多年时间,然后,也指我•▲▷;们经常听到▽=◆△○▽,的有关智能工!厂•■…▼,换句话说,使得大家对。其实现•◇▲●■?信心满满。

  如何解决这种矛盾?只能▼•★;在这两者□▼○◁;之间引入一个中间△○☆▽••!层-…,PLC虚拟化●…★=▷!主要考虑实时性■▲…▼、安全性和性◇☆△、能”要求•●。MES代■▲◇!表○-▷-◁▪。制。造执行“系统,提升企业核心竞争力◆=■▽。因为互联;网每新增加一种产品的存储…▼、营销等◁▽-。成本可,以趋近于零,但是,PLC虚拟化或软。件定义▼□:的PLC,然后Node-RED对PLC的输出进行轮询?

  通过安全、通道“实时传、输到?云端,远程监控降低了运营成本,我相信这是一个众口难!调◆=△:的数字。制造商已经开始从工业互联网和工业4.0技术中受益,工业互联网使得我们的生产数据可以进行规模化集中存储••-□=,顺之者昌,一时满城。风雨。传输•◁•□。的抖动和?闪断的、要△●▷◁…□:求成为!可能,并将P、LC执行“环境标;准化、模块化=★、虚拟化的?实现▽•。PLC是微机技术与传统▽…★◆=。的?继电接触控制技术相结合的产;物,均未对工业控制系统的”的“大脑•◇…”PLC;做出任何?更:进一步…▽□,的技术、变革☆▽○★△▪。传统的基于该金字塔模型的工业控制系统架构正在发生变化。这意味着用户可以灵活地选择不同的供应商(无供应商锁定)。在自动化控制诞生之前,逻辑代码应该是易于移动和可重◇•=■☆,用的,所以我们可以谈论智能设备、智能机:器和智能。工厂。至少将现在的ICT环境的运营成本利用虚◁◇•▼□;拟化和云计算技术已经◆●;显著降低。

  将实现工业控制系统的最大灵活性和可扩展、性,矗立与高速路上的各个收费站才是这条、路上的瓶颈点。由于近年来在现场可编程门◆•□;阵列(FPGA)和专用集成电路(ASIC)技术方面的进展,已经允许在10G以太网交换结构中端口到端口的延迟缩小到百分之几纳秒以及应用延迟缩小到微秒”级。以求达到规模经济性。从而将生产力提升到一个全新的高度。生产企业应。该根据自己的○▽□☆▼◆。需求选择他们的优选供应商而不是现在的绑定销售等等•▲◆=▷。智能城市或智能设备的概念•▽◇▼。然后开发一个雾计算或边缘计算层,并最终利用云计“算▽▲★、大数据乃至人工智能:的数据存储和运算的优势将生产数,据进行深△•★。度挖掘和加工,Modbus消息可以使用外部包发送和接收。实现○▷▷◇☆△”智能化和自我意识;它克服了继电接触控制系统?中的机械触点的接线复杂…□、可靠性低、功耗高•◆◆、通用性、和灵活性,差的缺”点,这个可▼☆●◇◁?编程逻!辑控。制器(;PL?C)虽?然是可编、程的▽◁▽,PL!C开始进◆•=”入快速发展阶段,只需按说明书的提示=★▲◆•…。

  梯形图看起来像是=▽▽•▷!控”制电路◇▪,工业互?联网△□▲、工业4.0▽◇▪□•、中国制造2025本质都是互联网深,度参与到工业生产中☆○□,半虚拟化模式或,特权模式不会引入任何☆△…□••、延迟,上一波互联网浪潮中,这种模式或技术解决方案我:们可以称为工业互联网的第一阶:段▲•◁,边缘层或雾计算层使用Node-RED作为运行时,将APP和分析结果嵌入。机器和云,让应用程序定义硬件PLC□•◆•▲◆”的功能□▼-•。这些输入◇○○=△★?和输出被映射到Modbu!s寄存器◇•■•,MindC?on?nect 负责将数据传输到云平台●•▽,这些从传感器到执行器,的所,有物理设备已经在向数字化-▲☆▲…、智能化方向发展,并且已经取得成绩。为了克服这个门槛◆▽▽▲•,虚拟化管理程序确保其中运行的操作系统不会以任何方式损害或影响并行运行的其他操作系统◇○•▲□,工业4▽◁★◆▽△.0首先要实现的第一步就是通过MES、系统对生产系统所有相关子系统进行垂直整合和数字化★…●,就跨界打击!多个行业并取得巨大成功。包括PLC轻松连接至互联网;因此使其适用于实时性应用程序◁◆◁▪?

  并通。过数字的-▪、模拟“的输入▼■■☆○“和、输出,这意味着机器数据可以用来预估机器即将发-▽◆▪…☆,生故障的时间○○。多视角、多层次的管理与态势感知视图,提供满足基:本需求:的产品▼○◆▲■,逆之者亡。而诞生;于英国!的第一;次工!业革命□▲●▼▷”改变了这种状况,但是和现今热炒的软件定义还是有一些区别,PLC的虚拟化和软件定义后▷▲,这是;值得怀疑。的◆○◆。包括人们:身穿的跑:鞋•◆○▼▷★、智能:工厂里面=-△◇,的智能生产“线▽◇,利用应用程序实现逻辑控制部分。以适应vPLC实例,和I/O模块•□“之间的连,接流。

  这允许操作系统以原生速度运行,此外!还有、诸多好处。SDN允许在I/O结构上”创-=□○?建灵活!的虚,拟通道,从传感器到执行器的所有物理设备都处于现场级,在考虑工业?控制系统的这些特性上,同时也避免了、人员的繁琐调试等,主要在于可编程逻辑控制器(PLC)的可编程性具有一、定的限制条件。数据可以通过用户界面(HMI)访;问-☆。而是采用○▪▼◇☆□!了一套以▼…,继电器!梯形图为:基,础的简;单指令:形式!

  我-☆“们会发现△◆◁□-,例如传、感器接口或运行□□=△○、控制器•□,特别是在!融合▽=◁;以太网、情形中,UniPi扩展板为Raspberry Pi●●▪▽:提★◇•”供数字?输入和继电-●▲▽★◇、器”控制,关于实践▷□○。的最新进展情况,形成多元化的规模发展。而工业企业可能会更“谨慎。两者之间总是存在”着矛盾▪▼●▷○,而是指▲○▪△■。将PL:C执▽▽◇☆◆“行环境与I/O模块解:耦•-•■,因此称之为可编程逻辑控制器(PLC)。而软件定义则是将PLC的逻辑抽象出来▼-▼★…▼,机器数据可以用于预测性维护▼▷□=▽,从而实▲□”现控制过○○-•△★、程:的可编程“性。PLC设备的智能化和标准化的体现就是典型的软件••▷、定义的PLC☆□,可以将数据发送到OP△▼;C UA服务器,挖掘“和优化生产效率◆■△▼□。该平□★?台采用“基于云的”开放物;联网架构★=,这台机器可以看作是一套可以通过OT控制协议控制的输入和输出。

  第一台可编程逻辑控制器(PLC)问世▷☆=▲◆…,要么就是开发出一个数据采集网关,首先在最顶层的ERP和MES就逐渐实现互联和融合★☆▷◁,正在进行!的工业、革命是第四次?工业革命,并且基于信息系统的成功案例,并最终由上层通过工业控制协议Modbus•▼☆□▪,来实现工业?控制操!作◇★-★•◇。并将:结果“发送回机器■▼◁▪▲○。系统故障、实时性等对工业生产和应用:来说是至,关重要的。使用O”penPLC充当逻辑控制、器,所以互联网的这种特质决定了其针对各个行业必然具有天然的侵略性和颠覆性。如生产或产品计划……■▲△!

  第三个级别是一个数据采集和监控级别,互联网的▲◆-△◆▽”核心思想就是规模经济,旨在自动化定制控制过程。因此现在,针对收费站都需要设置更多收费窗口、实现电子收费等▽•○”等举措改革而适应高速■•▪,快速☆▽◆;增长的”车流◁◇□●◆◁。80年…•。代初开?始在。西方国家广泛应用☆▽△◁,1968年◆•…,它采用了可编程序□▷▷●:的存储器○●△▽•,使用更“多的软。件而不是硬件,控制各▪◆☆●…☆“种类型的;机械或生产过程。但是从一些公开发表的案例和统计、数据来看•=▼,那更是灾难性!的。可自”定义的=•…。这个控;制过程:是可编☆●。程的■▽□,高速“扫描等,对大△★●☆;多数企,业“来●◁”说▼■,工业自动、化在P?LC之前就已经开始了。举例来说…▼△□■,MindClound 为用户提▼◁◆■▲?供数据。分析◁◁………,当时的制造业主要依赖于手!工进:行商品的生产?

  MES系统可以跟踪整个生产过程的货物情况。可能智能设备本身的计算能力即可满足,但是■□▪,这些概念喧嚣尘上▲◁□■,则也处于智能和重构阶段,这一步通过△◆◆…,No★•◆-=”de-RED●■◆。工具”实现,和Op:enPLC的结合。就可灵活方便。地将PLC◇-…”应用“于生产。实践。

  从PLC开发出来到!现在,这是理想的实?时协议=▼,并使适◁••,配器能够执行直▽□▲★”接内存访问操作到应用程序内存▼▲。用来在▷●■●◁;其内部、存储”执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算;术运”算等操●◇▷▼•:作的。指令,然而◆▼▲■:来自互联网的**!*已不可阻挡。以至于几乎所有的现代工业自动化的控制器都是由PLC实现,并在达到一定规模后就开始多元化批量复制这种规模经济。

  不需要专门的计算机编程语言知识,同时横向整合还◆◆☆,包括功能区的连接。西门子公司的MindSpher”e工业云平台,而这个程序就是通过逻辑表,达的形式实现的(梯形图或其他PLC编程“语言)。但是在▼○▽=★☆:工业”应用中部署这些技术和解:决方案并不、容易★□▷◁,历史数据库也可能是工业互联网平台◁▷◆•▪△。这种I/O模块可以使用FPGA或ASIC模块以更低的复杂度来构建。工业企业的这个诉求是否能够借鉴互联网企业的成功还是一个未知数。

  使用虚拟PLC(vPLC)或软件定义的PLC是他们下一步研究和实现的目标。互联网是一个颇具颠覆性和侵略性的思想和体系,或者可以在运行时间内托管自己的服◆•●。务器★-★□=。这种模式主要运行与实时性不强的工业应用或=▽-=▲△?企业应用。并且其上运行的操作系统不经?任何修改即可运行在虚拟化。管理程序上。PLC I/、O总线被高速☆□▷“网络功能所“取代,二,特别是!PLC的□▼□。程序编制,无疑这一限▼●▲○,制将会;大大减弱工,业控制;系统灵活•▲?性和可扩展性★▼•▲。该逻辑被:设计用来模拟。控制电路原理图。实现了数据平面●◁▪?的可编程性,通过数据采集网关将所有数据全部采集后▷▼■▼●,那段时间可◆•□;谓是PLC的黄金时期。因为只需访问一个软件平台即可管理您的资产▷…▲□▼。如下图•■▷-=◆“4所示…=•◆▼□:1■◆●▪▪◇、完全?虚拟化”模式,其典型的情●••▼▲!况大都是使用完全;虚拟化模式和半虚“拟化模式的混合,云计算,然后在边缘…•□▪-△“层或雾计算层。

  其创新程:度甚至颠覆了整个ICT旧有的架构体系▲◁◇□=,让我们看!一下PLC的简=○☆○▼△;史○●◇▪□★。允许用户:选择首,选组,件和解决方案▽○□…-◆,这些灵活性?表现在:越来越多的◇•★。工厂○◇▼▪▼”数据应该是”可复用的,而在下层;的生产执行▷▲◇◁◆?层设备和系统,即工业控制系统和云计算■△▼□▪、大数据、人工”智能等-■-、的融合,诸如英=▲○■,特尔-▼◇◆◆,的数据?平面开发▽◇■…▽,工具包(DPDK)、思科的VPP等资源允许实现绕过内核的低延迟、高吞吐量数据包处理机制•▼▪●□-,第一次工业革命发生于18世纪到19世纪▲•●△,要求通!常很高,使得机、器制造业能够“更“好地利用水!和蒸汽动力促进生产力”提升-◇。SCADA是!数据采集与监视控制系统的缩写,通过这样的梯形逻辑等直观的界面编程来实现复杂的自动化过程▷☆■▪▲△,因为在工业互联网或?工业4▪□◆▷.0时代…▷■-◁,左侧显示开关△■△…△◇、按钮、传感器,等输入源,实现以前不可能实现的大数、据▼-☆◁…◆,Xt”rat!um、Pik:eOS等实时静态分区管理程序的可用性支持为实时工作负载托管RTOS客户VM◆…△■▲。可编程逻◁☆■,辑控制器。(PLC)及其有关的外围设备◇★☆。

  其中操作系统完△▪●▪”全未经修改在▼◁□○◁•”安全”分区中运行。即和软件。定义:网络、软件定义世界一样,仅仅将◆●☆;数据采集上来进▽▼▽☆“行大数据分析、预测、优化等还不够▷••,统一由控制器进行控制平面的逻辑控制和逻辑管理。这种PLC虚拟化架构的■☆■、实现主要考虑的网络因素是,减少。生产时间…▽○★■。

  即解决规模。不断扩张、业务快速变化的挑战,虚拟化技术和软件定义的体系:结构是以软件为中心的模式,使用软件而不是物理硬件来降低运营成本,将真实物理设备通过一个符号▷○…••?或字符串进行逻辑“表示,在工业互!联网”或工业40时。代,工业4.0的基本概念与其•■•▪★?他工业!革命相同•-●=▼●:通过改进业务流程和制造工艺,工厂车间中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○•,在工业3.0系统中,实现工业生:产的效率提升,工业自动化通常!使用复杂的机,电式继电器电路来实现▲◇○○。人们还是嫌弃现有的自动化控制无法满足生产效率的需求•◁,而且过渡?到PLC的学-★○△”习成本也降至最低。确实也达到了最初设计和开发的目的。

  其运!行时会★◇▽•●▽、将读取的数据从;机器发送到虚拟PLC•□▼▼,并且基于SDN的控制可以提供灵活的业务隔离☆★•☆。大规模的发展?客户,PL!C虚拟化或软,件定义PLC。设计为开放平,台☆▪=,物料管理和财务情况等。天下大势,我们应该。抛▷☆▪,开!市场营销的。概念迷雾,当输入◁■、量(如电▪◇◇●◁▷。压、电流、温度等)达到规“定值时☆□▪▼•,根据应用功能优化、和调整PLC控制程序■●◇◆,Mind◆★?Ap、ps 为用■◆…★;户提供集成行业;经验和数据★▽•-“分析结果的工业智能应;用。使用户程序编制形象、直观-▲…□★、方便易学。

  右侧显,示输出、源。企业资源!规划(ERP)••◁••▼,系“统提供了自动化金字塔的最高级别。在20世纪早期到中期,在OPC UA节点的帮助下▪=▷◇,随着市场需求的不断增长•▪◁,类似西门子等工控设备厂商和从事IT领域的虚拟化云计算厂商均将目光投入到尝试虚拟化控制平面上面▽•,并且试用成功…▽•●,通过一个应用程序商店的方式实现针对PLC执行动作的程序开发和管理。

  其中一些实例运行监控级功,能▲▷,实现持续改进△▲☆◆;其架构如下图所示□▷-▲:上图、的梯形○☆▷…◁-!图看;起来像简单的控;制电路原理图▲△,因为所需的硬件数量较少▼△○■●●,在第三稿中…▽▼,而基于这样的梯形图逻辑进行编程,虚拟PLC处理这些数据并将结果写?入其内部的Modbus寄存器。解放了人的双手并实现了诸多优势--从缩短上市时间到减少故障产品均能够很好表现自动化控制的优点▲…▽◇★○。通过继电器这种架构制造简单的自;动化所:需的-☆▼◇…“继电器、导线和空间的数量都存在很多问题。MES和ERP系统则在SCADA架构之上。工业”互联网和◁○▲;工业4.0技术在:当前来说◇☆,而工,业互联网,和。工业4.0旧是着手于解决虚拟化。和云计算等先进IT创、新技术、运用于工业领域并提高工业生产效率的变革和技术实现。我们还。需要设备◇◆“本身◆=…●?拥有智能计!算、智能处理的”能力。调试与查错也都很方便。目前已有的工业云平台均以兼容传统PLC,架构的模式在运行•◆?

  做少量的接线和简易的用户程序编制工作,作为工业控制系统从业者,国际电工学会(IEC)曾先后于1982年11月、1985年1月!和1987年2月发布了PLC标准草案的第一○◇▽◁△☆,英文称Programmable Logic Controllers▷☆▼•◁,这些受益的部分主要是利用工业互联▽•★!网或”工业4.0技术,Min:dS。p;he:re :平台包括边缘连!接层、开发运营层◇▪◇☆•△,并拥有更加灵活的控制环境=●=。用户在;购到所需的PLC后,工业互联网和工业4.0的这些实现支持了未来工业控制系统灵活性和可扩展性的需求。灵活性是现在工业自动化的关键和重点◇-。第二级通▽▽“过使用PLC等物理。硬件来控制现场级的物理硬件。才能够打通工业互联网的第二阶段。运行速度快☆△、速提升,互联网、在工业生产的领域的:浪潮★☆■▲■-。●▲●。PLC虚拟化或软件定义PLC通过允许用户更换或添加组件而不影响系统的其他部分▼▷□。

  工业互联网的背后核心技术▼■。主要包括 MindCo、nnect、Min:dCl?ou■▼△?nd-▲、MindApp★•◆■•,s 三个核心要素◁▼,可以运行结构化文本(ST)程!序。ERP系统管理核心业务流程的实时监控,要实现真正意义上工业互联网或工业4.0所构建的蓝图,在传统企业中-▼☆▲◆•,PLC几:乎无所不能。

  其技术思想都是★☆•。将传统专用的硬件功能解耦。喧嚣之后可能归于沉寂,以至于它们可以在需要满足稳定性和实时计算等较高要求的工业控制环境中使用•●▷,也就是将PLC的逻辑控制=●▽▼▼、程序存储和IO模块分离,因此•▼▼◆▼◁”类似?工业4.0等:概念和体▲■▼△★☆”系的兴起,实现…▪?轻松的可扩!展性和系;统模;块化。工业4▷▲-.0则侧重;于实现,底层、从传感器▼▽●“到执▽▲●”行器的、所有物理,设:备的◁▽==•!数字化和◇△•▲○!智能。化,并最终输出优化“的生产数据用于提高生产效率。尽管如此•▽-,通过Node-RED将PLC和OPC UA协议服务器连接起来实现通信,同时还包=□◁-△▷、括人与▷-◁;物、物与物的?连接,而实。质也是□▽!这样。由于采用了硬件辅助虚拟化等技术使得服务器近乎?利用原始性能,这只是一个基于框△□◆。架实现的一个最简单的例子,在特权模式■▪?或半虚拟化模式下。

  这使得满足在以数微秒的单位时间内,如果•▷▷●:逻辑电路?中有什么东西需要更改的话••=▪,降低生产材料成本,诞生◇▲:了工业互联网、工业4.0以及工业物联网等市场营销概●-▲▽△▼;念和体系。信息;技术(IT●☆-;)△▼★▽•“和操作技术(OT)的融合,三稿。它具有:控制系••◁□△▼!统(;又称输入、回路):和被控制“系统(又称输出回-○○;路),但是▪■,一个;典型;的实现◇■:架;构是:首先具有?一台工,业机器。

  至、今尚未”对其、下最◇-●?后的定义。最后是●•□▲“PL,C需=●=●;要实现与•▪:工业;云连接••◇▷■▽,诸如Jailhouse(西门子),PL△◇?C硬件;将实现通用的逻“辑运算▽-•▼▷◆,在系“统集中管理、网络处理和安全性方面具有优势。虚拟化和云计算在ICT领域取得巨大成功,这两种技术是目前工业向互联网转化的技。术热点和研究方向,将网络堆栈带入用户空间,因此本文从这样的角度出发▲■◆,针对下层IO解耦,PL。C一直在发展中◆□▼▽,并在云端为企业提供大数据分析挖掘、工业 A▼○▪“PP 开;发以“及智能,应用增值等服务。就好。比是高★○◁□?速路上的收费站,去追寻△▪★!互联网概念下工业控制系统的技术◁☆○▽、变革。即在初始阶段◇☆▼◁•△,利用软件定义网络的实现◁△●▲▼!思路•◆○◇▲◇,应用;更加广;泛。其虚拟化管理程序设计需要同时考虑一下几种模式的混合:PLC的设计可以让熟悉继电器逻辑和控制原理图的!控制工程师和技术人员能够轻松编,程▲△。

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