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工业互联网时代,PLC不再是当年的PLC

2021-10-18 08:54
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作者:彭昭(物联网智库创始人&云和资本合伙人)

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导  读

从诞生至今,PLC出色的完成了衔接设备层与信息层的任务,承担了上传下达的职责,并收获了易用、可靠的美名。我们将工业领域的架构,分为现场层、控制层、信息层等多个层级“金字塔”的做法,也伴随PLC一起深入人心。但是在最近几年,工业领域发生了很大的变化,工厂需要更扁平的架构、更简单的流程和更智能的分析。这时如果依然沿用过去的分层架构思路,有些不合时宜。

全文字数:3600字,写作用时:330分钟,阅读时间:12分钟

物女皇:PLC不再是当年那个PLC

这是我在【物女心经】专栏写的第236篇文章。

随着工业互联网的发展,有些变化是不可避免的,有些趋势是不可逆转的。市场、需求和技术的迭代,推动产品的演进,一切只是时间问题。

作为跨越OT与IT的桥梁,PLC的作用不容小觑。PLC连接与控制多种设备,将数据分析、处理,并传递到上层的信息系统,成为工厂与车间的控制中枢。

从诞生至今,PLC出色的完成了衔接设备层与信息层的任务,承担了上传下达的职责,并收获了易用、可靠的美名。我们将工业领域的架构,分为现场层、控制层、信息层等多个层级“金字塔”的做法,也伴随PLC一起深入人心。

但是在最近几年,工业领域发生了很大的变化,工厂需要更扁平的架构、更简单的流程和更智能的分析。加之PLC的功能日益完善,具备了更强大的数据处理,被赋予了跳出原有层级束缚的能力。

这时如果依然沿用过去的分层架构思路,有些不合时宜。

伟大的冰球选手韦恩·格雷茨基,保持着40项常规赛纪录、15项季后赛纪录和6项全明星赛纪录,当他被问到如何在冰上跑位时,他说:“我滑向球下一步的位置,而不是它现在的位置。”对于PLC,我们也应该如此对待。

面向未来,突破“金字塔”的束缚逐渐成为一种必然,PLC的使命也有可能被重新定义。

跳出“金字塔”的架构,过去的一些基本假设需要被重置:

数据不必被分层,不同层级之间的数据可以相对自由的流动

数据的来源方和使用方,都更加丰富多样

每个节点具备一定的智能,就近可以对数据进行初步分析和处理

5年之后,PLC会变成什么样子?思考这个问题,更易把握工业互联网的发展机遇。本文试图呈现一些PLC的未来演进路径和方向。

01

从PLC到工业智能控制器

第一种演进路径,由OT领域的传统巨头主导,他们均已推出了下一代PLC的雏形。

最早启动变革的是施耐德电气,不仅积极推动PLC直连到云,还大力推进开放自动化体系,采纳开放环境的编程语言IEC 61499,成为传统自动化巨头中的一股清流。

知名的事件要属在2019年汉诺威工业展上,施耐德电气推出了面相工业互联网的控制器M262。简单介绍,M262是一款集逻辑控制和运动控制于一体的PLC,能够直接连接到云平台,不需要中间加一个网关进行数据中转。

延续直连云端、开放易用的思路,菲尼克斯电气推出的下一代PLC,PLCnext,也值得关注。这款PLC基于Linux的操作系统,允许使用Node-Red等开源编程工具,它既可以用作边缘网关,也可以用作PLC。

PLCnext通过将操作系统、编程环境、通信接口和用户界面全面开放,将传统且稳定的PLC与现代软件工程的灵活性结合起来,在一个系统内既有实时控制的PLC,又有非实时的可直接链接IT(包括云、数据中心等)的系统,为OT与IT融合给出了一种解决方案。

西门子和罗克韦尔自动化则纷纷将人工智能引入了PLC。

西门子推出了一款S7-1500神经网络处理模块,使机器能够识别复杂模式。罗克韦尔自动化推出了LogixAI分析模块,为自动化系统提供了对异常情况进行预测性分析的能力。

两家企业的做法有些相似之处,这些轻量级的智能模块与原有PLC可以紧密集成。基于原有的控制系统,通过新增模块可以实现基础级的人工智能应用,不要求用户具备复杂繁琐的IT知识,无需部署IT网络,也无需切换控制平台。

从用户的使用习惯和心智认知出发,这些品牌挖掘了很深的护城河。

根据MIR睿工业的统计数据,PLC产品在国内市场的整体规模大约为130亿元人民币,其中大部分以国外品牌为主。西门子占据40%左右的市场份额,罗克韦尔自动化和施耐德电气紧随其后。他们对于PLC的演进路径具有较强的话语权。

依靠前期积累的品牌壁垒,这些知名企业一般采用循序渐进的方式,将PLC中嵌入更多的智能化功能,并成为连接到云的边缘设备。在这个过程中,可编程逻辑控制器这个名称已经不能涵盖PLC的全部能力,它逐渐变成了工业智能控制器。

这种循序渐进的方式充分迎合了用户的新使用习惯,不仅自动化系统可以承载更多的数据分析和处理能力,满足运算与控制的实时性、安全性要求,还能降低IT系统运营和部署的成本,分担管理系统的运转负荷。

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