這一陣子與各位大佬爭(zhēng)論了半天PAC啊PLC之類的，爭(zhēng)論到目前這個(gè)階段感覺再爭(zhēng)論已很沒意思，想了想，還是寫一個(gè)控制器的歷史和未來十年控制器的發(fā)展方向來做一個(gè)結(jié)論吧。
一、歷史：
1.1 PLC & DCS
控制器在七十年代開始從傳統(tǒng)使用儀表和繼電器組對(duì)應(yīng)的兩個(gè)不同應(yīng)用領(lǐng)域派生出來DCS和PLC兩類產(chǎn)品。這兩類產(chǎn)品在初期確有相當(dāng)多的不同，DCS對(duì)于回路控制這一塊更為重視，而PLC對(duì)于離散的邏輯控制更為重視。當(dāng)時(shí)的DCS使用通用CPU，采用軟解釋方式處理程序，而PLC依靠類擬于AMD2910的位塊處理器處理邏輯，相對(duì)而言在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，DCS更偏向軟件，而PLC更像傳統(tǒng)的硬件繼電器組。
在經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展后，突然大家對(duì)于DCS和PLC的概念含糊不清了，因?yàn)镻LC也在體系中加入了通用型的CPU，特別軟邏輯PLC在指令處理原理方面與DCS并無二樣，只是上位機(jī)軟件的用戶指令不同。不過DCS也不是原地不動(dòng)，DCS在網(wǎng)絡(luò)方面、多DPU協(xié)同工作方面、冗余方面都有了長(zhǎng)足的發(fā)展，并大多數(shù)采用了X86的體系架構(gòu)，充分利用了PC的技術(shù)成果。
那么現(xiàn)在的DCS與PLC的差別是相當(dāng)小，從具體的技術(shù)而言，DCS有基于令牌網(wǎng)絡(luò)的分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，可以通過全量通信來保證每個(gè)DPU內(nèi)的映象數(shù)據(jù)都是最新的，而PLC在這一塊更多的注重單機(jī)工作，就算是聯(lián)網(wǎng)，也假定兩臺(tái)PLC之間只需要很少量的數(shù)據(jù)交換，所以采用的主從結(jié)構(gòu)的請(qǐng)求應(yīng)答方式通信。
在發(fā)展過程中PLC與DCS都受到PC技術(shù)發(fā)展的深遠(yuǎn)影響，特別是DCS，目前的DCS大多采用PC_BASE結(jié)構(gòu)，對(duì)PC技術(shù)的吸收也相當(dāng)徹底，而PLC則是在80年代未90年代的軟PLC開發(fā)浪潮中大力吸收了DCS、PC的技術(shù)，特別是在IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)制定出來后，產(chǎn)生了一系列的以開發(fā)軟PLC軟件的公司，這些公司以歐洲公司居多，這與歐洲公司的開放軟件組織成熟有一定關(guān)系，同時(shí)IEC61131-3對(duì)于日式PLC的編程方式基本是排斥的，所以相當(dāng)多的歐洲企業(yè)有興趣進(jìn)軍這個(gè)行業(yè)，這方面以KW、一方梯隊(duì)、ISAGRAF、3S等尤為突出，這些公司對(duì)于工控軟件化和標(biāo)準(zhǔn)化起到了相當(dāng)重要的作用，目前的各大工控公司在開發(fā)新的軟件時(shí)都會(huì)對(duì)這幾家公司的產(chǎn)品進(jìn)行深入的研究。
最初軟PLC的開發(fā)大多是以PC_BASE為藍(lán)圖的，只是在后來才慢慢的加入ARM、51、AVR等CPU的支持，并一直強(qiáng)調(diào)開發(fā)的模塊化結(jié)構(gòu)，使移植變得更為容易。
目前的情況是PLC按點(diǎn)數(shù)和價(jià)格分成了大中小微幾種不同的檔次，同時(shí)按實(shí)現(xiàn)分成了硬PLC、軟編譯型PLC、軟解釋型PLC三種，按結(jié)構(gòu)分成了背板式、模塊式、分布式幾種。其中大中型PLC更是在功能上加入了DCS和PC的許多功能，使其可以向上吞并一些DCS的市場(chǎng)，如現(xiàn)在很多自備電廠和化工行業(yè)都不再使用DCS而改用PLC去完成，橫向來說PLC發(fā)展出了許多專用的PLC，包括數(shù)控專用、車用、設(shè)備專用等。
同時(shí)DCS也向下發(fā)展了許多有個(gè)性的產(chǎn)品，使其可以代替一部分PLC的產(chǎn)品，如淅大中控、淅大中自的某系列產(chǎn)品就做得比較小，只有幾個(gè)回路，帶顯示屏，可以滿足一些行業(yè)的需要。
1.2 現(xiàn)場(chǎng)總線和FCS
在軟PLC出現(xiàn)后不久，一場(chǎng)新的技術(shù)浪潮沖進(jìn)了工控市場(chǎng)，這就是現(xiàn)場(chǎng)總線，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)總線派生出來FCS的理念，在當(dāng)初，我也是FCS的擁護(hù)者和開發(fā)者，深信在芯片能力越來越強(qiáng)，價(jià)格越來越低的今天FCS才是未來的控制系統(tǒng)?？墒窃趯?shí)際的開發(fā)和應(yīng)用過程中，我們發(fā)現(xiàn)全分散之后不光成本升高了，維護(hù)也變得更困難，因?yàn)樗械墓?jié)點(diǎn)都依賴網(wǎng)絡(luò)，而網(wǎng)絡(luò)的可靠性就變成了一個(gè)瓶頸。這么長(zhǎng)的網(wǎng)線，有任何一段出現(xiàn)短路或者開路都會(huì)有致命的損傷，如果采用冗余的網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)，則在成本方面大增。并且分散后的邏輯，會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)中間節(jié)點(diǎn)的故障導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的重大錯(cuò)誤，當(dāng)然如果用戶對(duì)分布式控制理念有很深的理解當(dāng)然沒有太大的問題，但事實(shí)上讓用戶工程師理解這么復(fù)雜的拓樸結(jié)構(gòu)和考慮這么復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)是不現(xiàn)實(shí)的。
除非是在未來的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)芯片研發(fā)方面有新的發(fā)展，可以在某一個(gè)邏輯運(yùn)算節(jié)點(diǎn)損壞后自動(dòng)由另一個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)替代，同時(shí)需要更好的基于網(wǎng)絡(luò)的邏輯編程軟件，這個(gè)軟件可以對(duì)于分布式的控制器進(jìn)行合理的邏輯切分，并且對(duì)任一個(gè)節(jié)點(diǎn)損壞后出現(xiàn)的狀況能有合理的處理方式，或是保護(hù)或是不理。FCS發(fā)展的理想地步是只有傳感器和執(zhí)行器而沒有單獨(dú)的控制器，所有的傳感器將自己的參數(shù)傳給需要的執(zhí)行器，各個(gè)執(zhí)行器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)得到的參數(shù)運(yùn)算并進(jìn)行控制，同時(shí)將自己運(yùn)算得到的中間值傳給其它的執(zhí)行器。因?yàn)橛辛酥虚g值的問題，所以整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)將變得相當(dāng)復(fù)雜，每個(gè)有中間值的點(diǎn)都必需有合理的處理策略，理想的情況下，是當(dāng)中間邏輯點(diǎn)出現(xiàn)問題后，能由任一個(gè)邏輯點(diǎn)進(jìn)行替代，或者進(jìn)行合理的保護(hù)策略。在可以預(yù)見的時(shí)間內(nèi)我們將看到能滿足所有要求的全新的FCS出現(xiàn)，在通信方面也會(huì)變得更靈活和更可靠。
目前在經(jīng)過若干年的研究后，大家都形成了一個(gè)暫時(shí)的共識(shí)，那就是：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況選擇分布還是集中，很多情況下是一種整體分散局部集中的方式是最適合的。比方在冶金行業(yè)，很多現(xiàn)場(chǎng)使用S7-400做為主站，用S7-300做為子站，把子站分布在現(xiàn)場(chǎng)，每個(gè)子站負(fù)責(zé)一個(gè)具體的任務(wù)可者一個(gè)工段。這樣一方面當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題時(shí)，各個(gè)子站可以很好的處理自己的任務(wù)，同時(shí)每個(gè)子站到設(shè)備的距離減至了100米以內(nèi)，使布線和維護(hù)變得相對(duì)簡(jiǎn)單了。
現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)浪潮中有一個(gè)很有意思的情況，那就是IEC61158的制定過程，這個(gè)過程充分的反應(yīng)的各大利益集團(tuán)的沖突，大家為了保護(hù)自己的利益在長(zhǎng)達(dá)15年的時(shí)間內(nèi)竟然未能達(dá)成一個(gè)真正有意義的協(xié)議，最后的結(jié)果是變成了8種標(biāo)準(zhǔn)并存，后來又?jǐn)U到了13種（有14種標(biāo)準(zhǔn)，但有一種退出了），標(biāo)準(zhǔn)的范圍也從最初的涵蓋過程、樓宇、電力等退到了只包含過程控制，這次爭(zhēng)論的結(jié)果是當(dāng)時(shí)的制定委員會(huì)的負(fù)責(zé)人在標(biāo)準(zhǔn)通過的當(dāng)天宣布辭職，他說：“太多的標(biāo)準(zhǔn)意味著沒有標(biāo)準(zhǔn)”。其實(shí)我個(gè)人認(rèn)為做一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)包含所有行業(yè)目前來看不太現(xiàn)實(shí)，各個(gè)行業(yè)的關(guān)注點(diǎn)也不同，像一般過程控制大家可能選PROFIBUS等，樓控可以選LONWORKS，數(shù)采和單一設(shè)備間通信可以選MODBUS等。但同一行業(yè)內(nèi)實(shí)在應(yīng)該制定一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，我就常常為了聯(lián)西門子或者AB的控制系統(tǒng)而傷腦筋。
我個(gè)人對(duì)PROFIBUS比較有感情，因?yàn)樵谇皫啄暧昧藘蓚€(gè)人年做了一塊PROFIBUS的主站芯片，用FPGA做的，把整個(gè)PROFIBUS-DP的數(shù)據(jù)鏈路層的狀態(tài)機(jī)完整實(shí)現(xiàn)了。PROFIBUS可以說是一個(gè)很好的塊通信協(xié)議，對(duì)于可靠性方面處理是相當(dāng)完備的，完全是德國(guó)人的思維方式，相當(dāng)嚴(yán)謹(jǐn)，診斷、參數(shù)化、配置、診斷、數(shù)據(jù)交換。PROFIBUS最大的優(yōu)點(diǎn)是狀態(tài)機(jī)與通用處理器之間的多緩存結(jié)構(gòu)，使通信的實(shí)時(shí)性和可靠性得到了保護(hù)。
1.3 PC_BASE
PC_BASE剛出現(xiàn)時(shí)也是在工控界引起了很大的反響，那個(gè)時(shí)代的控制器都是相當(dāng)貴的，我記得當(dāng)時(shí)一塊西屋公司W(wǎng)DPF控制系統(tǒng)的250M硬盤賣5萬塊，而PC硬件的低成本對(duì)于大家來說是相當(dāng)大的吸引力。當(dāng)時(shí)的工程師分為兩派，一派認(rèn)為PC是為商用開發(fā)的，控制界只能吸收其有用的技術(shù)，而另一派認(rèn)為PC技術(shù)的廣泛應(yīng)用，有如此之多的軟件和硬件資源可供利用，對(duì)于控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和降低成本有很大的好處。
在這個(gè)過程中，國(guó)內(nèi)的工控廠商包括DCS、PLC和各種專用控制器都廣泛的采用了PC_BASE結(jié)構(gòu)來開發(fā)新產(chǎn)品，當(dāng)時(shí)大多使用386和486，其中ICOP的386X_M6117D是其中最好的工業(yè)級(jí)386 CPU，可惜我只能買到M6117C只好改用了MAPLE的486DX4-100M。
PC_BASE在近些年的發(fā)展之中遇到了一個(gè)很大的問題，當(dāng)初大家之所以選用PC_BASE是因?yàn)殚_發(fā)方便，特別是DOS年代和WIN98年代，大家可以在一周的時(shí)間編寫出一個(gè)很復(fù)雜的控制類程序，在剛有網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，大家通過BBS互通有無，當(dāng)時(shí)感覺有一種一切均在掌握之中的感覺。
現(xiàn)在DOS使用者越來越少，于是很多的廠商在引導(dǎo)工程師走WIN的平臺(tái)，而WIN對(duì)于底層的屏蔽使廣大底層軟件開發(fā)工程師感到郁悶，因?yàn)閃INNT體系的WDM驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)需要用到DDK工具，就算是使用XTOOLS之類的簡(jiǎn)易開發(fā)工具又讓人有一種隔鞋搔癢的感覺，讓PC_BASE的開放性和方便性大大的被抵消了。同時(shí)WINNT體系的低可靠性讓大多數(shù)工程師望而止步。
2.0以前的WINCE也是一個(gè)讓人發(fā)狂的軟件，不光可靠性差，實(shí)時(shí)性也相當(dāng)差勁，讓人懷疑這玩意只能用來做做顯示屏，后來wince2.0出來后還好一點(diǎn)，但個(gè)人對(duì)WINCE還是有抵觸，可能是當(dāng)初吃苦頭吃多了，總認(rèn)為一個(gè)工控產(chǎn)品不適合選用WINCE做操作系統(tǒng)，因?yàn)閃INCE的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括兼容性、開放性、圖形方面的優(yōu)點(diǎn)都是針對(duì)手持消費(fèi)類產(chǎn)品的，如PDA之類，對(duì)于工控需要的高實(shí)時(shí)性和高可靠性實(shí)在有點(diǎn)不及格。這一方面linux要更差一些，因?yàn)閘inux是為商用電腦開發(fā)的，很多公司都在為linux進(jìn)行減肥并把搶占式的調(diào)度機(jī)制強(qiáng)行加入linux，從而可以使嵌入式linux可以用在嵌入式的環(huán)境，但WINCE有的缺點(diǎn)它也都有，同時(shí)還要更嚴(yán)重，所以也不是一個(gè)好的選擇。在操作系統(tǒng)方面，其實(shí)像VXWORKS和NECLUES之類的可能是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，因?yàn)橛脩纛惗嗍枪I(yè)方面的，對(duì)系統(tǒng)的可控制性比較強(qiáng)，如果是高要求的開發(fā)者還可以買源碼，這樣如果操作系統(tǒng)內(nèi)有問題就可以自己調(diào)試，我們就發(fā)現(xiàn)NECLUES操作系統(tǒng)的8019驅(qū)動(dòng)方面有問題，主要是實(shí)時(shí)高速通信會(huì)有堵塞的問題，后來發(fā)現(xiàn)這一部分代碼是從linux的源碼中拷過來的，所以linux也有類似的問題。
對(duì)于PC_BASE更要命的是低檔X86的配套芯片都已停產(chǎn)，包括DRAM等，使大家想接著使用386、486、586都不可能了，（我一直很喜歡ICOP的M6117，可惜現(xiàn)在DRAM真是買不到新貨，全吃庫存了），除非使用舊芯片，，當(dāng)時(shí)我們花了三年多的時(shí)間試用過多種不同類型的中高檔CPU想選一款理想的處理器而不可得，那個(gè)時(shí)侯民品方面的工程師都將目光轉(zhuǎn)向ARM，因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況下在WINCE和linux上開發(fā)X86的軟硬件比在ARM或者AVR處理器上開發(fā)類似的程序難度差別不大，而且ARM的成本比X86要低很多。我們?cè)囉昧藥追NARM后（當(dāng)時(shí)AD公司的工業(yè)用ARM還沒出來）感覺ARM用在工業(yè)上面不特理想，大把顯示、音頻、VGA、以太網(wǎng)MAC之類的功能都在工控常規(guī)平臺(tái)內(nèi)用不上，而且ARM的抗電磁兼容方面也是一個(gè)頭痛的問題，對(duì)于一般要求的2000V快速脈沖還可以滿足，但再向上走就很難做到。
在PC_BASE發(fā)展過程中大多數(shù)廠商都遇到了PC_BASE單體成本高、需要用戶有較強(qiáng)的開發(fā)能力的問題，使PC_BASE的量很難做大，對(duì)公司的技術(shù)支持的能力和要求也很高。為此很多工控機(jī)的廠商都找到了像KW、infoteam、ISAGRAF、3S這樣的軟邏輯開發(fā)商，利用工控機(jī)或者PC104+IO板卡來組成一個(gè)控制平臺(tái)，這種控制平臺(tái)最大的優(yōu)點(diǎn)在于可以支持現(xiàn)有PC的各種資源，使監(jiān)、控可以做在一體，缺點(diǎn)主要是從小PLC來說，從本太高，從中大型PLC來說點(diǎn)數(shù)又太少，同時(shí)抗干擾和抗振動(dòng)方面存在許多架構(gòu)性問題。
1.4 PLC、DCS、PC的交叉點(diǎn)：
在各種現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展過程中，因?yàn)镮C技術(shù)、通信技術(shù)、軟件技術(shù)的高速發(fā)展。PLC、DCS、IPC在近幾年出現(xiàn)了相當(dāng)多的交叉和重復(fù)，基本上變成了有一部分PLC看起來更像DCS，而一部分IPC改頭換面之后其實(shí)與大多數(shù)的軟PLC并無二樣，也采用模塊化結(jié)構(gòu)，也使用IEC61131-3的五種語言，在使用上面比大多數(shù)的PLC更加容易更加偏軟件。
這些年經(jīng)常見到一些朋友問倒底DCS與PLC的區(qū)別是什么，IPC+軟邏輯之后是不是PLC？
這個(gè)問題真是一個(gè)很模糊的問題，因?yàn)椴顒e實(shí)在是太小了。我曾經(jīng)研發(fā)了五年的DCS又研發(fā)了四年的PLC，其中更多次使用IPC+軟邏輯開發(fā)過PLC的產(chǎn)品，所以從我們做研發(fā)時(shí)的定義來分別這幾種產(chǎn)品吧。
DCS：
DCS原來設(shè)計(jì)主要是為順序控制開發(fā)的，一般循環(huán)的速度要求不高，大多數(shù)在50ms~1秒以上可以設(shè)，但DCS應(yīng)用的場(chǎng)合主要是電廠的主控、化工、造紙等，這些場(chǎng)合是一些比較復(fù)雜的模型，需要很強(qiáng)的模擬量運(yùn)算能力，同時(shí)大多數(shù)DCS都會(huì)針對(duì)不同的行業(yè)開發(fā)不同的功能塊，使用戶在使用時(shí)不需要自己用PID之類的算法做控制，而是更抽象到了模型或者回路這一層。
另外DCS的用途中點(diǎn)數(shù)通常比較多，很多大系統(tǒng)加上中間點(diǎn)可以達(dá)到20萬點(diǎn)以上，硬IO點(diǎn)數(shù)也在數(shù)萬點(diǎn)之多，如果用一臺(tái)控制器當(dāng)然是很困難的，所以大多數(shù)DCS在多DPU協(xié)同工作方面有很強(qiáng)的能力。
每一個(gè)DPU內(nèi)均有一塊實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫按站數(shù)和內(nèi)外分成多塊，每個(gè)站都用廣播方式將自己的變量全量發(fā)送出去，同時(shí)每個(gè)站都會(huì)接收和更新其它站廣播過來的全局變量，這樣使每個(gè)站都可以實(shí)時(shí)的得到其它站的數(shù)據(jù)，從而使DCS可以很好的控制一個(gè)大系統(tǒng)。
PLC：
小型微型PLC倒沒什么沖突，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)和低成本的原因與其它兩類產(chǎn)品完全不同。而中大型因?yàn)榇罅渴褂肞C_BASE技術(shù)使其與DCS和IPC+軟邏輯基本上沒有差別，只是因?yàn)檫@些廠商大多之前就是PLC廠商而且客戶群都是PLC的客戶，所以他的產(chǎn)品也叫PLC。
IPC+軟邏輯：
在十幾年前美歐的幾個(gè)專家在這個(gè)問題有過一段很長(zhǎng)時(shí)間的爭(zhēng)論，圍繞了一個(gè)問題是IPC+軟邏輯如何實(shí)現(xiàn)才是合理的，因?yàn)楫?dāng)時(shí)主要有幾種聲音，一種是完全反對(duì)IPC在控制中的使用，因?yàn)轱@而易見的可靠性問題，和操作系統(tǒng)的兼容性與可靠性如何并重。另一種是完全支持IPC在工控中的應(yīng)用，并認(rèn)為要完完全全的使用標(biāo)準(zhǔn)的PC軟硬件，這樣才可以使兼容性和開放性的優(yōu)點(diǎn)充分體現(xiàn)。最后一種是一種折中的方案，把PLC插入IPC內(nèi)，做為IPC的一個(gè)板卡。在實(shí)現(xiàn)上面也有這么幾種方案：
方案一：標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)，包括WINNT（含XP、2000、NT等）、linux、DOS，加軟邏輯軟件
方案二：標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)加PLC卡，這樣當(dāng)電腦死機(jī)時(shí)控制不會(huì)受影響，重啟電腦并不影響PLC，同時(shí)PLC與PC之間通過共享內(nèi)存或者雙口RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。使其可以有PC的開放性和各種資源同時(shí)可以保證控制部分的可靠性。
方案三：重新設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)如模塊化結(jié)構(gòu)再加上軟邏輯軟件，使其硬可靠性與PLC完全相同。
從上面的方案一看，在一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合有一部分市場(chǎng)，主要是在運(yùn)控、圖像、顯示方面有其很大的優(yōu)點(diǎn)；方案二是一個(gè)很保守的做法，但成本方面比較高；方案三其實(shí)已經(jīng)是一個(gè)PLC了。
1.5 數(shù)控系統(tǒng)
數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)目前也有好幾種方案：
方案一：通用PLC帶數(shù)控功能
這對(duì)于需要邏輯控制又需要相對(duì)簡(jiǎn)單的位置控制的用戶來說是一個(gè)很好的選擇，無論是成本和開發(fā)都有很多優(yōu)勢(shì)，不過通用型的PLC大多沒有聯(lián)動(dòng)和插補(bǔ)指令（部分產(chǎn)品有），并且不支持G代碼，無法與CAD軟件進(jìn)行接口。
方案二：專用的數(shù)控系統(tǒng)
這種系統(tǒng)有很多使用PLC的平臺(tái)加DSP加FPGA實(shí)現(xiàn)，高檔的這種系統(tǒng)可以與CAD軟件無縫聯(lián)接，從CAD導(dǎo)出來的G代碼在經(jīng)過編緝或者不需要編緝下載到控制器內(nèi)就可以做出各種對(duì)應(yīng)的動(dòng)作出來。該種系統(tǒng)對(duì)于多軸聯(lián)動(dòng)控制和插補(bǔ)G代碼均有很強(qiáng)的支撐能力，同時(shí)一般帶有顯示，可以在運(yùn)行時(shí)同步在顯示屏上顯示運(yùn)動(dòng)的軌 方案三：IPC+數(shù)控板卡
這是國(guó)內(nèi)數(shù)控廠商的主要形態(tài)，有靈活性高的優(yōu)點(diǎn)，但很多系統(tǒng)不支持標(biāo)準(zhǔn)的G代碼，而是要用戶使用C、C++語言或者VC去編寫對(duì)應(yīng)的控制程序，由板卡廠商提供函數(shù)庫。當(dāng)然目前大多數(shù)情況下是由數(shù)控廠商代用戶完成這一部分的編程。
這種開發(fā)方式的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，廠商的開發(fā)成本低，靈活度高，但是需要廠商提供相當(dāng)多的技術(shù)支持，如果客戶數(shù)量大后很難有足夠的支持能力，所以這類廠商大多都在開發(fā)通用的數(shù)控平臺(tái)，并仍然使用IPC平臺(tái)在上面開發(fā)通用型的數(shù)控系統(tǒng)。
1.6 樓控
樓宇控制可以說是一個(gè)很好玩的行業(yè)，價(jià)格奇高，但功能卻不并復(fù)雜，所以現(xiàn)在有很多工程商在使用小點(diǎn)數(shù)的PLC組網(wǎng)代替DDC，但在易開發(fā)方面相對(duì)要差一些，主要是樓宇本身是高利潤(rùn)行業(yè)，大家對(duì)一個(gè)點(diǎn)近千元的價(jià)格并不感到無法承受，只有當(dāng)樓市價(jià)格下降競(jìng)爭(zhēng)大了才會(huì)有可能重視成本方面。
我個(gè)人認(rèn)為未來樓控很難做為一個(gè)單獨(dú)的控制器種類存在，而會(huì)被其它產(chǎn)品給吞并。
1.7 數(shù)采
數(shù)采行業(yè)因?yàn)槭艿搅薌PRS、GSM等業(yè)務(wù)的影響，正出現(xiàn)一次比較大的變革，特別是在遠(yuǎn)距離方面，傳統(tǒng)的MODEM、RTU方式正受到很大的沖擊，在我們經(jīng)手的很多環(huán)境監(jiān)控、管道監(jiān)控、路燈節(jié)能、水文監(jiān)控方面很少有客戶能經(jīng)受GPRS DTU的誘惑。DTU的基于網(wǎng)絡(luò)和透明通信方式深受大家的喜愛，只是目前DTU的價(jià)格相對(duì)而言還是比較高，如果能掉到GSM MODEM的價(jià)格就比較合適了。
2 未來的控制系統(tǒng)
前面講了這么多歷史，下面我們來看看我心目中的未來控制器。
在經(jīng)過FCS和現(xiàn)場(chǎng)總線的浪潮過后，各大公司好像都累了，這幾年大家都在底頭為下一代的控制器做各種研發(fā)和準(zhǔn)備，在這個(gè)過程中，我們與東芝、AB、思博等公司進(jìn)行了比較深入的合作和交流同時(shí)也有了一些自己的想法：
將來的控制器將會(huì)分為以下三類：
第一類：
單芯片控制器：
單點(diǎn)價(jià)格在10元左右，支持可編程，可以帶現(xiàn)場(chǎng)總線或者網(wǎng)絡(luò)。把位塊處理器、通用處理器、存儲(chǔ)器、均合成在一塊芯片內(nèi)，只需要加上很少的外部電路就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)可編程控制器的功能。
西門子的LOGO無疑是這種方案的一個(gè)實(shí)驗(yàn)者，不需要太多復(fù)雜功能，成本要相當(dāng)?shù)?，并一定要可以?lián)網(wǎng)，這樣單點(diǎn)的PLC將是一種比較現(xiàn)實(shí)的產(chǎn)品。
這一部分的產(chǎn)品目前已經(jīng)有很多國(guó)內(nèi)外的廠商在做這一方面的研發(fā)工作，最大的一個(gè)問題在于取舍，那一部分功能是不需要的，那一部分成本是可以減下來的，是否能很清晰的定義和標(biāo)準(zhǔn)化這類產(chǎn)品，使其變成一個(gè)和低壓電器類似的常規(guī)電器，并可以結(jié)合FCS的思想把這類產(chǎn)品做到未來的智能家居中去，這樣一方面量可以足夠支撐成本的下降，也可以加速這種小控制器的標(biāo)準(zhǔn)化。
很多朋友可能會(huì)想到萬可和智國(guó)的產(chǎn)品，萬可的產(chǎn)品現(xiàn)在價(jià)格并不存在這種優(yōu)勢(shì)，同時(shí)過份的分離使其成本很難達(dá)到要求，而智國(guó)的產(chǎn)品只是將IO接口、繼電器、電源放到外部從而使其成本顯得比較低，實(shí)際上加上各種隔離接口后在同樣可靠性要求下，其成本并不低。
所以個(gè)人認(rèn)為這一部分的產(chǎn)品需要一個(gè)比較長(zhǎng)時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)化和一個(gè)大的市場(chǎng)的沖擊，個(gè)人認(rèn)為可能是在下一代的智能家居方面，很多朋友都找我談過可不可能做一個(gè)很低成本的帶無線通信的很少點(diǎn)數(shù)的可編程控制器，用于智能家居和智能樓宇方面，但我一直忙于現(xiàn)有產(chǎn)品的研發(fā)和市場(chǎng)推廣工作，無力再去開辟一個(gè)新戰(zhàn)場(chǎng)。當(dāng)然我相信在國(guó)內(nèi)控制器研發(fā)日益成熟的今天很快就會(huì)有人把這種產(chǎn)品開發(fā)出來。
未來每個(gè)燈或每一組燈帶一個(gè)可編程控制器將不是夢(mèng)想，我想在未來的三五年之內(nèi)將可以看到這一類產(chǎn)品的大放異彩。
第二類：
多控制系統(tǒng)的通用平臺(tái)：
在一個(gè)小體積的前提下，有PLC、DCS、IPC、數(shù)控等多種控制器，各種控制器之間可以通過光纖或者超高速的串行總線也可以是背板進(jìn)行互通，大家可以共享數(shù)據(jù)和信息。IO模塊通過串行總線或者背板與CPU進(jìn)行交互。
這種結(jié)構(gòu)必需是一種積木式的結(jié)構(gòu)，大家可以在一個(gè)統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)和平臺(tái)上按自己的需要選擇不同價(jià)格的控制器、IO模塊，比方說你使用的環(huán)境是設(shè)備控制，不需要復(fù)雜的運(yùn)算，你就可以只選用PLC單元，而半年后，如果用戶需要增加歷史數(shù)據(jù)庫和監(jiān)控，那么用戶可以買一個(gè)PC單元加入現(xiàn)有的控制系統(tǒng)，并通過一些設(shè)置和編程從而可以實(shí)現(xiàn)他需要的功能，而不需要在邊上加一個(gè)電腦，當(dāng)然這個(gè)PC單元是模塊化結(jié)構(gòu)的而不時(shí)通常的IPC。
這種控制系統(tǒng)最核心的是一個(gè)數(shù)據(jù)的交互和共享，這包括編程環(huán)境的整合和開發(fā)工具的完備，同一個(gè)變量必需在不同的控制器內(nèi)是同樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比方說變量A是由PLC產(chǎn)生的，但DCS和PC端也需要使用，那么應(yīng)該可以在同一個(gè)集成的開發(fā)環(huán)境內(nèi)可以從DCS的程序中看到同樣的變量A，同時(shí)在PC端的數(shù)據(jù)庫和HMI軟件上可以使用到變量A。同時(shí)PC上的分析軟件和優(yōu)化軟件也可以在同一個(gè)開發(fā)環(huán)境內(nèi)對(duì)控制系統(tǒng)的工藝和算法進(jìn)行尋優(yōu)。
PAC是當(dāng)前這種發(fā)展的一個(gè)子集，我個(gè)人更希望PAC按NI的方式發(fā)展，因?yàn)槟菢硬拍茱@示出一個(gè)新品種的特點(diǎn)來，否則與傳統(tǒng)的軟PLC并無二樣，就變成了一個(gè)純口號(hào)了。
這個(gè)地方一定要強(qiáng)調(diào)，這種多控制系統(tǒng)的通用平臺(tái)這是一場(chǎng)軟件的革命，從硬件角度來說，目前已有相當(dāng)多的控制系統(tǒng)是帶有這些特性的，比方說東芝公司的未世代綜合控制器等，他們?cè)谕粋€(gè)背板總線上可以插入三種不同的控制器，分別是PLC、DCS、PC，在軟件方面他們也做了相當(dāng)多的工作，使其可以很方便的進(jìn)行跨控制器交互。軟件方面的交互和工具的完備需要一個(gè)較長(zhǎng)的發(fā)展時(shí)間，大家可以拭目以待。
說到東芝公司，日本人的團(tuán)結(jié)使我感到吃驚，目前三菱、橫河、東芝、日立有一個(gè)共同的控制系統(tǒng)研究所，這個(gè)研究所開發(fā)出來的平臺(tái)和軟件可以供這幾家公司共同使用，東芝的負(fù)責(zé)控系統(tǒng)開發(fā)的莧總工也是一位相當(dāng)有遠(yuǎn)見的專家，與其多次交流均很受益。使我也相信了大多數(shù)日本人個(gè)人并不壞。另外莧先生與德國(guó)infoteam的布蘭德博士和KW的老總都是白發(fā)蒼蒼的長(zhǎng)者，讓人感到敬佩的是這幾位長(zhǎng)者對(duì)于技術(shù)的執(zhí)著和深入，而國(guó)內(nèi)我見到很多小伙子二十幾歲就開始擔(dān)心三十歲了能不能還干技術(shù)是不是要換行做管理或者市場(chǎng)，工控就像酒一樣，時(shí)間越長(zhǎng)越有味，在中國(guó)老一輩還在前線的工程技術(shù)人員少的原因主要是因?yàn)槲母锖透母镩_放初期的全民皆商給破壞掉了，起碼我相信如果不出意外，我到60歲都還會(huì)對(duì)技術(shù)充滿興趣。
第三類：
專用控制器：
我和一位朋友做過一個(gè)總結(jié)，一個(gè)產(chǎn)品或者裝備，如果全國(guó)的年產(chǎn)量超過1000臺(tái)，未來都會(huì)有人開發(fā)專用控制器，這不是悲觀，而是因?yàn)槌杀竞透?jìng)爭(zhēng)造成的，比方說注塑機(jī)，在以前大多使用PLC，而現(xiàn)在大部分都使用專用的控制器，再比方說回流焊，這以前是西門子S7-200的市場(chǎng)，一套PLC加一個(gè)PC，現(xiàn)在相當(dāng)多的廠商在用亞當(dāng)溫控模塊或者IPC加板卡的方式做各種嘗試，同時(shí)已經(jīng)有不少?gòu)S商用單片機(jī)開發(fā)了專用的控制器。再比方說電梯，這是三菱傳統(tǒng)的市場(chǎng)，現(xiàn)在被專用控制器擠掉了一大半的市場(chǎng)，這只是說這幾個(gè)行業(yè)成熟了標(biāo)準(zhǔn)化了。
但是目前的專用控制器實(shí)現(xiàn)方式有其局限性，如果這個(gè)行業(yè)的產(chǎn)品都是標(biāo)準(zhǔn)化的，用戶沒有多少非標(biāo)的需要，那么問題不大，可是如果有相當(dāng)一部客戶需要做改動(dòng)，那么選擇這種方式就不是太合適了。
這就是我們現(xiàn)在推崇的利用通用可編程平臺(tái)開發(fā)的專用控制器，也就是用PLC的平臺(tái)開發(fā)專用控制器，這樣成本上面比單片機(jī)的方式高不到100塊錢，但是可以享受PLC的可編程優(yōu)勢(shì)對(duì)用戶的需要可以進(jìn)行各種修改，同時(shí)可以享受PLC標(biāo)準(zhǔn)的各種接口，比方說網(wǎng)絡(luò)、通信、數(shù)控等，而不需要再去重新開發(fā)這些功能。更重要的它的結(jié)構(gòu)是按裝備生產(chǎn)廠商的需要設(shè)計(jì)的，并且可以帶液晶或者數(shù)碼管的顯示，用戶不需要硬件和多余的點(diǎn)數(shù)都被去掉。成本方面比通用的PLC更有競(jìng)爭(zhēng)力。
未來的控制系統(tǒng)最主要的工作在于軟件和標(biāo)準(zhǔn)化方面，如何打破各大工控廠商和各大利益集團(tuán)的壁壘是最困難的事情，希望不要像IEC61158一樣十五年出來一完全無用的標(biāo)準(zhǔn)。在這一方面中國(guó)的廠商有其先天的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槭呛筮M(jìn)份子，所以沒有包袱，可以選擇任何對(duì)自己有利的結(jié)構(gòu)和技術(shù)，同時(shí)傳統(tǒng)以來中國(guó)產(chǎn)品低價(jià)的習(xí)慣也會(huì)起到很大的作用，先是量變最后是質(zhì)變！但國(guó)內(nèi)各廠商如何進(jìn)行合作，通過什么樣的方式鼓動(dòng)大家，使大家愿意放開短時(shí)間的小利而放眼全球的大市場(chǎng)是一個(gè)很困難的任務(wù)，這需要有魄力的企業(yè)家和有能力的組織者，我與好幾家國(guó)內(nèi)的控制器生產(chǎn)廠商領(lǐng)導(dǎo)談過這個(gè)問題，大家都表示贊同，但因?yàn)榇蠹叶继幱诔鮿?chuàng)期，沒有足夠的資金和精力來處理這個(gè)事情，當(dāng)然具體的方案也需要比較合理。
3.0 結(jié)尾
前幾天因?yàn)榭戳薖AC幾位朋友的論點(diǎn)，不是很認(rèn)同，所以爭(zhēng)論了一場(chǎng)，見幾位朋友都已經(jīng)動(dòng)氣，在這里，如有得罪這篇文章就算是賠禮了。
真心希望工控論壇能吸引更多的控制系統(tǒng)的研究人員上來，這樣可以提升整個(gè)壇子的水平，也希望大家在討論技術(shù)時(shí)要以技術(shù)為重，你可以有門戶之見，你可以有自己的觀點(diǎn)，但不要上升到對(duì)個(gè)人的攻擊。起碼在我就很喜歡我們的研發(fā)人員互相進(jìn)行辯論，就算經(jīng)常是誰也說服不了誰，但其實(shí)在爭(zhēng)論之中大家都在受益。
歡迎各位發(fā)表自己的看法，同時(shí)也歡迎大家來深圳交流