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PLC與智慧工廠
什么叫PLC？這個問題，相信我答復(fù)的還不如在座的各位專業(yè)，由于我之前不知道PLC，僅僅我從IT職業(yè)來到工控職業(yè)，才知道原來在計算機(jī)范疇還有一個PLC。那么，PLC簡單的來說，叫做可編程操控器。我們公認(rèn)的是1969年DEC公司發(fā)明晰PLC，我們知道PLC單任務(wù)循環(huán)，梯形圖或者其它幾種言語的一個編程環(huán)境，PLC在全球使用十分廣泛。為什么 PLC能風(fēng)行工業(yè)界，這個問題也困擾了我良久，我是做計算機(jī)身世的，工業(yè)界拿個計算機(jī)就能做操控，為什么必定是要PLC？事實上是PLC之父，Dick Morley先生說過一句很經(jīng)典的話：PLC實際上是一個概念。由于PLC是給工人現(xiàn)場編程用的，沒學(xué)過計算機(jī)的也能夠用來編程，這個我認(rèn)為是PLC十分成功的一點，第二，像梯形圖我們應(yīng)該用的許多，接近電氣圖，學(xué)習(xí)也比較容易，并且與底層硬件基本無關(guān)。所以有人統(tǒng)計過，在歐洲70%-80%的操控器都是用PLC的形式，所以，為什么PLC能風(fēng)行工業(yè)界？就是方才唐總說的，用戶的體會很重要，PLC就是把計算機(jī)變成一個能讓用戶很好體會的一個產(chǎn)品。
去年7月11日，我們中科院計算地點濟(jì)寧開了一次院士大會，就是計算機(jī)把各個職業(yè)計算機(jī)化。其中讓我來講PLC，當(dāng)時阿里巴巴，聯(lián)想，華為的人都在場，我們一起來討論這個問題。后來得到的結(jié)論，1969年發(fā)明的PLC在思維和形態(tài)上，領(lǐng)先了我們IT界整整40年，由于工業(yè)界的人，絕大多數(shù)沒有學(xué)過計算機(jī)，所以當(dāng)年做PLC的這些專家，就是讓這些沒學(xué)過計算機(jī)的人也能編程，這就是PLC的成功之處。今日來看PLC的成功，反而呼應(yīng)了互聯(lián)網(wǎng)年代的概念，要讓一件事成功，就得讓用戶體會做到極佳。
現(xiàn)在看來，我們的機(jī)械配備不僅僅是邏輯操控，包含機(jī)器人，數(shù)控加工，紡織機(jī)械，造紙機(jī)械，還有十分復(fù)雜的運動伺服，邏輯操控簡單的開關(guān)是做不到的。所以，今世PLC發(fā)生了一個富麗的回身，為什么是富麗回身呢？由于今世的機(jī)械配備對操控系統(tǒng)的需求已經(jīng)發(fā)生了本質(zhì)的變化，榜首要求硬件渠道的高度通用化，第二是可靠性，第三是規(guī)范化，第四是軟件模塊化，第五渠道具有必定的敞開性，第六是要融合多種功能：PLC的功能，運動操控的功能，數(shù)據(jù)通信的功能，都要能融合。PLC是一個與時俱進(jìn)的產(chǎn)品，PLC當(dāng)年有先進(jìn)的思維和理念，并且它的作業(yè)形式也決議了它的可靠性比一般的計算機(jī)要可靠，所以今世的軟PLC是融合了今世的計算機(jī)軟件和信息技術(shù)開展的最新成果，這是年代的產(chǎn)品，就是把PLC的優(yōu)勢和計算機(jī)的最新成果做了一個真實的整合，這就是軟PLC。
當(dāng)今的軟PLC的處理器渠道，能夠是手機(jī)的處理器，也能夠電腦處理器，乃至能夠是中科院的龍芯。第二，今世新型的PLC的I/O基本上都是通過現(xiàn)場總線，工業(yè)以太網(wǎng)來完成的。第三，是集成開發(fā)渠道，集成開發(fā)渠道遵循國際上IEC 61131-3的規(guī)范，并且必須用C或C++或高檔言語來編程。另外，還有一些根底的工業(yè)庫，就是說，如果底下的這層是工業(yè)計算機(jī)層的話，那么這個工業(yè)庫的話就是面向職業(yè)的使用，比如說，PLCOPEN組織，它們發(fā)布了許多關(guān)于運動操控和PLC的一些技術(shù)規(guī)范，在這個根底之上，用戶拿到這個軟PLC渠道之后，會在上面開發(fā)自己的職業(yè)庫，以職業(yè)庫和這些根底做支撐的話，實際上最后才是面向自己產(chǎn)品的使用。其實在PLC渠道里，有一部分在今世已經(jīng)完成了規(guī)范化。在用戶的職業(yè)庫里，有的是客戶自己開發(fā)的，有的是第三方的，所以實際上當(dāng)今的軟PLC渠道，榜首把機(jī)械配備軟件化，第二，關(guān)于用戶來講，使用軟PLC做它的機(jī)械配備，只需關(guān)懷它的使用部分，底層的都已徹底完成規(guī)范化。
根底軟硬件渠道、實時操作系統(tǒng)、包含開發(fā)環(huán)境、根底軟件庫、I/O通道，這些形成了軟PLC的結(jié)構(gòu)。我們有機(jī)會去看一下德國倍福、庫卡等等的操控器，徹底是按照這樣的一個系統(tǒng)和架構(gòu)來做的，僅僅不同廠家挑選的操作系統(tǒng)、處理器有差異，但是整個系統(tǒng)是一致的。當(dāng)然在軟PLC里，仍是英特爾的處理器優(yōu)勢更加顯著，由于我們現(xiàn)在做的許多機(jī)械配備都是高端配備，客戶的需求是能否提供一個的整線的處理方案，所以在這種情況下，對計算能力的要求十分高，并且在許多設(shè)備里，有數(shù)控、有視覺，一般的處理器做不到這么強(qiáng)的功能。X86的處理器做軟PLC，現(xiàn)在在國際是這樣做的了，為什么呢？由于硬件渠道是能夠多樣化挑選的，如西門子，研華等買一個工控機(jī)，裝個軟件就能夠。
第三是操作系統(tǒng)，真實用在軟PLC里的實時系統(tǒng)是比較多的，包含實時Linux系統(tǒng)，windows+實時補(bǔ)丁。實時操作系統(tǒng)是軟PLC的一個根底，實時操作系統(tǒng)的挑選，考慮更多的是實時性、開發(fā)的敞開程度、費用問題。現(xiàn)在來講，在國際上比較多的三個操作系統(tǒng)，實時Linux、windows、Vxworks,像史陶比爾公司機(jī)器人用的是QNX，實際上在Linux、windows的渠道上，從理論上來講，這兩個操作系統(tǒng)實際上不是實時操作系統(tǒng)，但是，它們兩個操作系統(tǒng)打完補(bǔ)丁以后，能夠滿足絕大多數(shù)的使用需求，包含數(shù)控機(jī)床的需求都能夠滿足的，只要精度要求不是特別的極端，都是能夠做到的。實時Linux，關(guān)于許多做配備的來說，有優(yōu)越性，不要錢，第二，Linux有個優(yōu)點就是病毒少，有的客戶訴苦，由于機(jī)床是由windows系統(tǒng)插著運動操控卡，開機(jī)床的工人，用數(shù)控界面來看電影，客戶要求說陳博士，能不能換掉這個windows系統(tǒng)？挑選Linux軟PLC，就處理了。
第四，是工業(yè)以太網(wǎng)，關(guān)于現(xiàn)代的軟PLC來講，已經(jīng)不是插運動操控卡的年代了，所有的模塊都是軟件化，不需要卡制式的了。全球各種工業(yè)以太網(wǎng)許多，如Profinet、EtherCAT等。實際上這兩年EtherCAT開展的十分快，不是說EtherCAT的技術(shù)必定是最牛的，但是有一點，全球支持它的用戶數(shù)量是最多的，現(xiàn)在有2700個會員，I/O、伺服、驅(qū)動、變頻，你能夠在全球選，當(dāng)你用EtherCAT這個規(guī)范的時候，你能夠把全球的工控配件集成在一起，做成合適你用的工控系統(tǒng)處理方案。
實際上軟PLC的系統(tǒng)架構(gòu)，一個最基本的出發(fā)點，就是機(jī)械架構(gòu)軟件化。為什么機(jī)械能夠軟件化，就是由于今日我們的計算機(jī)計算功能已經(jīng)很高了。軟PLC軟件開發(fā)高度規(guī)范化，軟件高度的模塊化，模塊可重用，合作廣泛的工業(yè)實時以太網(wǎng)的支持。
去年7月11日，我們中科院計算地點濟(jì)寧開了一次院士大會，就是計算機(jī)把各個職業(yè)計算機(jī)化。其中讓我來講PLC，當(dāng)時阿里巴巴，聯(lián)想，華為的人都在場，我們一起來討論這個問題。后來得到的結(jié)論，1969年發(fā)明的PLC在思維和形態(tài)上，領(lǐng)先了我們IT界整整40年，由于工業(yè)界的人，絕大多數(shù)沒有學(xué)過計算機(jī)，所以當(dāng)年做PLC的這些專家，就是讓這些沒學(xué)過計算機(jī)的人也能編程，這就是PLC的成功之處。今日來看PLC的成功，反而呼應(yīng)了互聯(lián)網(wǎng)年代的概念，要讓一件事成功，就得讓用戶體會做到極佳。
現(xiàn)在看來，我們的機(jī)械配備不僅僅是邏輯操控，包含機(jī)器人，數(shù)控加工，紡織機(jī)械，造紙機(jī)械，還有十分復(fù)雜的運動伺服，邏輯操控簡單的開關(guān)是做不到的。所以，今世PLC發(fā)生了一個富麗的回身，為什么是富麗回身呢？由于今世的機(jī)械配備對操控系統(tǒng)的需求已經(jīng)發(fā)生了本質(zhì)的變化，榜首要求硬件渠道的高度通用化，第二是可靠性，第三是規(guī)范化，第四是軟件模塊化，第五渠道具有必定的敞開性，第六是要融合多種功能：PLC的功能，運動操控的功能，數(shù)據(jù)通信的功能，都要能融合。PLC是一個與時俱進(jìn)的產(chǎn)品，PLC當(dāng)年有先進(jìn)的思維和理念，并且它的作業(yè)形式也決議了它的可靠性比一般的計算機(jī)要可靠，所以今世的軟PLC是融合了今世的計算機(jī)軟件和信息技術(shù)開展的最新成果，這是年代的產(chǎn)品，就是把PLC的優(yōu)勢和計算機(jī)的最新成果做了一個真實的整合，這就是軟PLC。
當(dāng)今的軟PLC的處理器渠道，能夠是手機(jī)的處理器，也能夠電腦處理器，乃至能夠是中科院的龍芯。第二，今世新型的PLC的I/O基本上都是通過現(xiàn)場總線，工業(yè)以太網(wǎng)來完成的。第三，是集成開發(fā)渠道，集成開發(fā)渠道遵循國際上IEC 61131-3的規(guī)范，并且必須用C或C++或高檔言語來編程。另外，還有一些根底的工業(yè)庫，就是說，如果底下的這層是工業(yè)計算機(jī)層的話，那么這個工業(yè)庫的話就是面向職業(yè)的使用，比如說，PLCOPEN組織，它們發(fā)布了許多關(guān)于運動操控和PLC的一些技術(shù)規(guī)范，在這個根底之上，用戶拿到這個軟PLC渠道之后，會在上面開發(fā)自己的職業(yè)庫，以職業(yè)庫和這些根底做支撐的話，實際上最后才是面向自己產(chǎn)品的使用。其實在PLC渠道里，有一部分在今世已經(jīng)完成了規(guī)范化。在用戶的職業(yè)庫里，有的是客戶自己開發(fā)的，有的是第三方的，所以實際上當(dāng)今的軟PLC渠道，榜首把機(jī)械配備軟件化，第二，關(guān)于用戶來講，使用軟PLC做它的機(jī)械配備，只需關(guān)懷它的使用部分，底層的都已徹底完成規(guī)范化。
根底軟硬件渠道、實時操作系統(tǒng)、包含開發(fā)環(huán)境、根底軟件庫、I/O通道，這些形成了軟PLC的結(jié)構(gòu)。我們有機(jī)會去看一下德國倍福、庫卡等等的操控器，徹底是按照這樣的一個系統(tǒng)和架構(gòu)來做的，僅僅不同廠家挑選的操作系統(tǒng)、處理器有差異，但是整個系統(tǒng)是一致的。當(dāng)然在軟PLC里，仍是英特爾的處理器優(yōu)勢更加顯著，由于我們現(xiàn)在做的許多機(jī)械配備都是高端配備，客戶的需求是能否提供一個的整線的處理方案，所以在這種情況下，對計算能力的要求十分高，并且在許多設(shè)備里，有數(shù)控、有視覺，一般的處理器做不到這么強(qiáng)的功能。X86的處理器做軟PLC，現(xiàn)在在國際是這樣做的了，為什么呢？由于硬件渠道是能夠多樣化挑選的，如西門子，研華等買一個工控機(jī)，裝個軟件就能夠。
第三是操作系統(tǒng)，真實用在軟PLC里的實時系統(tǒng)是比較多的，包含實時Linux系統(tǒng)，windows+實時補(bǔ)丁。實時操作系統(tǒng)是軟PLC的一個根底，實時操作系統(tǒng)的挑選，考慮更多的是實時性、開發(fā)的敞開程度、費用問題。現(xiàn)在來講，在國際上比較多的三個操作系統(tǒng)，實時Linux、windows、Vxworks,像史陶比爾公司機(jī)器人用的是QNX，實際上在Linux、windows的渠道上，從理論上來講，這兩個操作系統(tǒng)實際上不是實時操作系統(tǒng)，但是，它們兩個操作系統(tǒng)打完補(bǔ)丁以后，能夠滿足絕大多數(shù)的使用需求，包含數(shù)控機(jī)床的需求都能夠滿足的，只要精度要求不是特別的極端，都是能夠做到的。實時Linux，關(guān)于許多做配備的來說，有優(yōu)越性，不要錢，第二，Linux有個優(yōu)點就是病毒少，有的客戶訴苦，由于機(jī)床是由windows系統(tǒng)插著運動操控卡，開機(jī)床的工人，用數(shù)控界面來看電影，客戶要求說陳博士，能不能換掉這個windows系統(tǒng)？挑選Linux軟PLC，就處理了。
第四，是工業(yè)以太網(wǎng)，關(guān)于現(xiàn)代的軟PLC來講，已經(jīng)不是插運動操控卡的年代了，所有的模塊都是軟件化，不需要卡制式的了。全球各種工業(yè)以太網(wǎng)許多，如Profinet、EtherCAT等。實際上這兩年EtherCAT開展的十分快，不是說EtherCAT的技術(shù)必定是最牛的，但是有一點，全球支持它的用戶數(shù)量是最多的，現(xiàn)在有2700個會員，I/O、伺服、驅(qū)動、變頻，你能夠在全球選，當(dāng)你用EtherCAT這個規(guī)范的時候，你能夠把全球的工控配件集成在一起，做成合適你用的工控系統(tǒng)處理方案。
實際上軟PLC的系統(tǒng)架構(gòu)，一個最基本的出發(fā)點，就是機(jī)械架構(gòu)軟件化。為什么機(jī)械能夠軟件化，就是由于今日我們的計算機(jī)計算功能已經(jīng)很高了。軟PLC軟件開發(fā)高度規(guī)范化，軟件高度的模塊化，模塊可重用，合作廣泛的工業(yè)實時以太網(wǎng)的支持。
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