回顧40年來的PLC技術(shù)發(fā)展的歷史，PLC一直在這開放與封閉，共享與壟斷交織的市場中前行。一邊各個著名的自動化寡頭不斷的推出全新的PLC硬件和軟件平臺，并不斷的培養(yǎng)其受眾的群體，不斷地占領(lǐng)市場份額。另一邊是各個最終用戶為其生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各系統(tǒng)的不兼容和各種軟件使用而苦不堪言。自我封閉和專機專用的情況始終讓工業(yè)控制領(lǐng)域蒙上一層自傲的感覺。然而工業(yè)自動化系統(tǒng)進入到工業(yè)4.0時代，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)云平臺、信息化、OT(Operation Technology)與IT(Information Technology)融合等等概念不斷涌現(xiàn)，滲透到工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。同時當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)出生的“Y”一代成為自動化領(lǐng)域的主力軍，開放性和通用性的呼聲越來越大。誰能夠順應(yīng)著時代的發(fā)展要求，突破傳統(tǒng)PLC通用性和兼容性的枷鎖，在前瞻性的開放系統(tǒng)基礎(chǔ)上，開創(chuàng)全新一代的控制技術(shù)，誰必將引領(lǐng)PLC領(lǐng)域新的技術(shù)潮流。

傳統(tǒng)的PLC系統(tǒng)架構(gòu)

從誕生到現(xiàn)在（參見“PLCNext談古道今系列之PLC誕生記”），PLC之所以能夠在工業(yè)控制領(lǐng)域中一直占據(jù)核心地位，其可靠性、魯棒性、適應(yīng)性和可編程性遠(yuǎn)優(yōu)于其他常用的專用控制器。PLC作為計算機技術(shù)的一個分支，發(fā)展過程中已經(jīng)在某些方面形成了統(tǒng)一的模式。

在硬件層面上，大部分廠商都采用了模塊化結(jié)構(gòu)或者一體機的方式。每一個品牌都會有CPU模塊、電源模塊、IO模塊、通訊模塊、驅(qū)動模塊和其他模塊產(chǎn)品來用于適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場的不同需求。然而在系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊接口上各個廠家的側(cè)重點都是不一樣的，由于對商業(yè)利益的追逐，各個廠家都希望擁有控制的制高點，都想自己推崇的通訊協(xié)議成為主流。更不用說對于硬件模塊內(nèi)部之間硬件實現(xiàn)，各個廠家都是自成一套系統(tǒng)。這也造就了在國際標(biāo)準(zhǔn)委員會中，唯獨工業(yè)現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)能夠有幾十種之多。

在軟件層面上，PLC同樣在這么多年的發(fā)展過程中，逐步的形成了底層操作系統(tǒng)、專用Runtime內(nèi)核和可視化編程軟件的架構(gòu)。但是各個廠家采取的方式和系統(tǒng)都大相徑庭，給予到的用戶側(cè)的軟件和硬件都自成一體。雖然在IEC的努力下，基于IEC61131的編程語言開始在各個品牌上成為標(biāo)準(zhǔn)，但是這些都是各個廠家為了適應(yīng)通用性的需求而做的部分妥協(xié)。大品牌依舊是獨有的操作系統(tǒng)和專用內(nèi)核，而小一點的品牌采用通用的RTOS和通用的內(nèi)核軟件。例如常用RTOS有VxWorks、Linux、Windows Embedded，常用的IEC61131內(nèi)核軟件有KW multiprog（菲尼克斯），CoDeSys（3S）。

傳統(tǒng)PLC的禁錮

PLC實質(zhì)是嵌入式計算機系統(tǒng)，因此在整個系統(tǒng)中仍然保持傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)。PLC軟件底層會安裝一個基于不同平臺的嵌入式操作系統(tǒng)。由于工業(yè)控制的需求，一般該嵌入式操作系統(tǒng)都需要有非常強的實時性要求。在該操作系統(tǒng)上，會加載一個專屬的PLC內(nèi)核用于支持執(zhí)行基于IEC61131的運行環(huán)境、管理各個任務(wù)的調(diào)度和運行、優(yōu)先級的判斷確保執(zhí)行的實時性和各個任務(wù)之間的內(nèi)存管理和數(shù)據(jù)交互。而在PC上提供的開發(fā)編程環(huán)境是給用戶采用標(biāo)準(zhǔn)IEC61131的語言進行程序開發(fā)，然后通過專屬的編譯器進行編譯下載到PLC。因此經(jīng)典的PLC軟件中最為重要的PLC內(nèi)核要完成IEC任務(wù)的運行、任務(wù)執(zhí)行的確定性和過程數(shù)據(jù)管理，一般該內(nèi)核都是不開放的。這種方式能夠確保系統(tǒng)運行的安全可靠、具有很高的確定性和實時性，但是客戶在整個架構(gòu)中無法構(gòu)建某些任務(wù)直接調(diào)用操作系統(tǒng)底層接口，也無法采用全新的PC端的編程開發(fā)環(huán)境用于編程。這也是為什么一個品牌的PLC就需要一套軟件的原因。有時候即使是一個品牌，不同的平臺也會具有不同的編程軟件，這都是取決于PLC軟件架構(gòu)。

為了確保PLC任務(wù)的實時性和可靠性，專屬的內(nèi)核運行環(huán)境就像一個黑盒一樣禁錮在PLC的機殼中，人們只能采用廠家提供的專屬上位機開發(fā)軟件和IEC61131的語言進行編程開發(fā)。在這信息化和網(wǎng)絡(luò)化的時代，更多的開發(fā)語言和開源資源要求作為工業(yè)控制的核心器件，能夠具有更高的開放性，并快速的融入信息化的框架之中。這種強烈的意愿和趨勢，也迫使某些大的品牌在進行試探性的改變。然而他們在進行著什么樣的嘗試？各個新的軟件框架是否真正同時滿足IT和OT的需求？盡情期待下期分解。