引言

IT、OT的邊界越來(lái)越模糊。自從德國(guó)開(kāi)始推行工業(yè)4.0、美國(guó)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的大潮下，IT與OT的邊界越來(lái)越模糊。原本OT只負(fù)責(zé)邏輯控制，其典型的金字塔架構(gòu)（信息層、控制層、設(shè)備層），對(duì)不同層級(jí)控制的要求在被不斷的打破?，F(xiàn)有的控制邊緣節(jié)點(diǎn)不僅要求能夠同時(shí)滿足實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)控制的需求，同時(shí)也需要能夠快速處理邊緣控制數(shù)據(jù)，提供頂層數(shù)據(jù)通訊接口，遠(yuǎn)程設(shè)備維護(hù)和系統(tǒng)更新的諸多要求。因此，新時(shí)代對(duì)控制器已不在是簡(jiǎn)單的邏輯控制要求。

新時(shí)代強(qiáng)烈的呼喚著在這傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域，需要一個(gè)嶄新的、開(kāi)放的、共享的自動(dòng)化體系來(lái)滿足技術(shù)發(fā)展的要求。當(dāng)然、這種開(kāi)放的同時(shí)，也更需要注重工業(yè)對(duì)安全的要求。

一個(gè)事物或者技術(shù)的發(fā)展和變革，往往會(huì)在這個(gè)領(lǐng)域小型個(gè)體上出現(xiàn)，然后慢慢影響到局部，并最后開(kāi)始席卷整個(gè)業(yè)界。下面讓我們一起看看開(kāi)放自動(dòng)化如何從一開(kāi)始的嶄露頭角到現(xiàn)在的發(fā)展趨向。

變革往往不會(huì)在行業(yè)的壟斷者中出現(xiàn)，最具有開(kāi)放自動(dòng)化基因的倍福，由于其PC-Base的硬件框架，原本是可以在開(kāi)放自動(dòng)化的領(lǐng)域一展身手。而真正在控制器領(lǐng)域提出開(kāi)放自動(dòng)化的，并在市場(chǎng)上正式推廣該理念的是菲尼克斯在2016年率先提出了下一代PLC技術(shù)-PLCnext技術(shù)。由于該理念切合工業(yè)4.0的發(fā)展需求，市場(chǎng)也急需一個(gè)全新的發(fā)展方向，因此開(kāi)放自動(dòng)化慢慢開(kāi)始有收到業(yè)界關(guān)注。到現(xiàn)在為止菲尼克斯、施耐德、博世力士樂(lè)、Wago、B&R等品牌都把開(kāi)放自動(dòng)化作為其主要發(fā)展方向，以順應(yīng)時(shí)代的要求。接下來(lái)我們開(kāi)看看各自在其開(kāi)放自動(dòng)化方面都做了那些工作。

Phoenix Contact--- PLCnext Technology 2016

相對(duì)于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)領(lǐng)域，菲尼克斯其經(jīng)典的控制器市場(chǎng)占有率一直是一個(gè)比較低的存在，跟其他以控制系統(tǒng)為主要產(chǎn)品的廠家不同，菲尼克斯以其自身先進(jìn)的電子技術(shù)和產(chǎn)品制造技術(shù)，采用商用KW的eCLR內(nèi)核和Multiprog的封裝，構(gòu)建了自己的PCworX系列控制器系統(tǒng)。這種采用標(biāo)準(zhǔn)的商業(yè)PLCOpen內(nèi)核外加自我研發(fā)的硬件體系也是當(dāng)今主流中小型控制系統(tǒng)公司采取的方案。菲尼克斯在收購(gòu)KW軟件公司后，開(kāi)始收縮KW在IEC61131-3的軟件業(yè)務(wù)，全力投入了對(duì)下一代控制系統(tǒng)軟件架構(gòu)的研發(fā)之中。

在2016年的漢諾威展會(huì)上，菲尼克斯以全新的控制系統(tǒng)理念給業(yè)界帶來(lái)的一個(gè)嶄新的軟件系統(tǒng)框架，并以next技術(shù)為后綴，推出了基于開(kāi)放式OS的PLCnext控制系統(tǒng)及硬件。在整個(gè)新軟件系統(tǒng)中，菲尼克斯以開(kāi)放為主旨，采用了開(kāi)源的Linux Yocto版本，同時(shí)加載preempt_rt實(shí)時(shí)補(bǔ)丁，并根據(jù)不同的硬件平臺(tái)進(jìn)行裁剪，推出了基于ARM和X86兩個(gè)不同平臺(tái)的硬件控制器。由于對(duì)KW內(nèi)核技術(shù)的獲取，對(duì)工業(yè)實(shí)時(shí)控制需求的了解，菲尼克斯解封了傳統(tǒng)PLC實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度的特性，在PLCnext Runtime框架內(nèi)首次提出了ESM（同步執(zhí)行管理）概念，把原有在PLC Runtime的任務(wù)調(diào)度架構(gòu)在基于實(shí)時(shí)Linux系統(tǒng)之上的實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度機(jī)制，可以真正的確保各個(gè)來(lái)自不同運(yùn)行環(huán)境和不同CPU核的任務(wù)實(shí)時(shí)性。而在各個(gè)任務(wù)之間的數(shù)據(jù)傳遞和使用，PLCnext采用GDS（全球數(shù)據(jù)空間）技術(shù)，利用4重內(nèi)存緩沖技術(shù)和任務(wù)IN-Out接口，確保不同的任務(wù)獲取數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和一致性。因此再次開(kāi)放的平臺(tái)上，客戶可以采用標(biāo)準(zhǔn)的IEC61131-3的編程語(yǔ)言，同時(shí)也能夠使用C++，C#、MATLAB等各種高級(jí)語(yǔ)言完成實(shí)時(shí)任務(wù)的編寫(xiě)。在PLCnext Runtime框架外，客戶也可以使用基于Linux的開(kāi)源技術(shù)和容器技術(shù)，通過(guò)OPC UA、REST、RSC、GRPC等標(biāo)準(zhǔn)軟件接口獲取來(lái)自于PLCnext Runtime的數(shù)據(jù)交互，完成各種非實(shí)時(shí)軟件開(kāi)發(fā)。同時(shí)開(kāi)放的平臺(tái)勢(shì)必會(huì)對(duì)安全有更高的要求，PLCnext技術(shù)全方位的360安全防護(hù)，通過(guò)了相關(guān)的IEC62443-4-1和4-2的標(biāo)準(zhǔn)，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定可靠。

菲尼克斯對(duì)開(kāi)放的要求不僅僅停留在設(shè)備側(cè)，隨著PLCnext AppStore的創(chuàng)建，新的商業(yè)模式正在為集成商、最終用戶，甚至為希望基于PLCnext技術(shù)營(yíng)銷其組件的第三方供應(yīng)商所接受。通過(guò)PLCnext AppStore，功能甚至完整的應(yīng)用程序都可以購(gòu)買(mǎi)、授權(quán)并下載到控制器上。此外，系統(tǒng)更新和其他內(nèi)容也將通過(guò)這個(gè)渠道提供，這使得終端用戶下載它們就像獲取和安裝手機(jī)應(yīng)用程序一樣容易。

實(shí)際上PLCnext技術(shù)超越了程序員、用戶和制造商幾十年來(lái)建立的思維模式。過(guò)去很長(zhǎng)的一段時(shí)間，用戶只能被硬件和軟件強(qiáng)制捆綁的系統(tǒng)、內(nèi)部運(yùn)行時(shí)環(huán)境和許多專有特性被綁定到某個(gè)特定的公司，PLCnext技術(shù)沖破了這個(gè)壁壘，邁入了開(kāi)放自動(dòng)化的領(lǐng)域，讓每一個(gè)用戶都可以擴(kuò)展和定制以滿足其個(gè)人需求的解決方案。這種新的自由水平一開(kāi)始肯定是不熟悉的。然而，一旦用戶接受了這個(gè)原則，并熟悉了這個(gè)系統(tǒng)，就可以從工業(yè)4.0時(shí)代的無(wú)限可能性中受益。

未完待續(xù)……