工控编程语言是一类专用的计算机语言，建立在对控制功能和要求的描述和表达的基础上。作为实现控制功能的语言工具，工控编程语言不可能是一成不变的。其进步必然受到计算机软件技术和编程语言的发展，以及它所服务的控制工程在描述和表达控制要求和功能的方法的影响。
但是不论其如何发展和变化，这些年来的事实表明，它总是在IEC 61131-3标准的基础和框架上展开的。这就告诉我们，IEC61131-3不仅仅是工控编程语言的规范，也是编程系统实现架构的基础和参照。
长期以来PLCopen国际组织注重与许多国际标准化组织和基金会（如ISA、OPC基金会等）合作，开发了基础性的规范。图2对此形象地做了诠释。这些工作都为智能制造和工业4.0的应用和发展做了很多先导性的探索和准备，从而打下了坚实的基础。
多年来PLCopen一直坚持与开放标准化组织合作建立一种开放标准的生态系统。譬如与OPC基金会合作开发的：IEC61131-3的信息模型（2010年5月发布），IEC 61131-3 的OPC UA Client FB客户端功能块（2015年3月发布），IEC 61131-3的OPC UA Server FB服务端功能块（2015年3月发布）。已经成功地应用于包装行业建立PackML系列规范，大大简化了包装机械与上位生产管理系统的通信。
这些标准拓展了如今广泛运用于计算技术行业的SOA面向服务的架构的应用范围，同时也推进了一度落后于计算技术和软件的自动化系统技术，快速跟上IT技术的进展。
PLC是智能制造和工业物联网的先行官
实现工业4.0、智慧工厂和智能制造，必须建立在一类包括实时控制和及时监控在内的、强有力的联网技术和规范的基础上。这类联网技术和规范可以在一定程度上继承原有的联网技术和规范，但更重要的是一定要突破原有技术和规范的局限，以及明显不能满足实现工业4.0、智慧工厂和智能制造的多层递阶的架构和按功能分层进行通信的思维。这就是说，除了对时间有严酷要求的实时控制和对安全有严酷要求的功能安全仍然保留在工厂层而外，所有的制造功能都将按产品、生产制造和经营管理这三个维度做到通信扁平化，实现信息虚拟化，从而构成全链接和全集成的智能制造生态系统。
在智能制造系统中，PLC不仅仅是机械装备和生产线的控制器，而且还是制造信息的采集器和转发器。从这个意义上讲，只有PLC具有面向服务架构（SOA）的功能，才有可能完成这些重要任务。譬如PLC调用视觉系统的摄像头所摄制的图像服务，或者PLC调用某个RFID读取器的服务，都需要视觉系统或RFID读取器直接与PLC通信，或者当PLC要传送大数据应用的数据给云端。图4所描述的是今年德国汉诺威博览会上SAP公司展示的系统：3D打印系统所制造的零件信息由视频系统的图像采集，通过OPC UA送到机器人控制器，再由机器人将零件抓取后放置在传送带上。还可以把有关信息送至SAP云中。
目前，在MES级与PLC的数据交换通常是通过一个耗时的握手过程。例如MES系统发出一个信号要向PLC传送一个配方数据，等待PLC确认信号返回；接着MES系统向PLC传送该配方数据，当PLC接收到这一组数据后向MES发出接收确认信号。如果PLC同时具有OPC UA的服务端功能和客户端的功能，这种PLC就是一种面向服务架构的PLC（也可简称为SOA-PLC）。这时MES系统向PLC传送一个配方数据就是执行一次通信服务，这次服务的输入参数是配方，输出数据是PLC的确认信号，再也不需要MES系统和PLC之间的多次握手过程。实际上就是OPC UA远程调用了PLC的功能块，大大缩短了MES与PLC之间通信来往过程，提高了生产调度安排的效率。同时显著减少了工程成本，极大地加强了工厂层与上位执行调度和管理层的数据通信能力。
一台SOA-PLC实际上是把支持确保信息安全的虚拟专用网络（VPN）的Web服务权植入PLC。这种服务权执行面向对象的数据通信，包括实时数据和历史数据、报警数据和其它服务。PLC通过这类服务把对应的大量数据连接至上级的服务和数据层，供信息模型的建模能力使用和处理。
让一台PLC集成了OPC UA的服务端功能和OPC UA的客户端功能，就能保证这台PLC通过VPN进行有安全保证的数据通信。正如前面所述PLCopen和OPC基金会合作制定了IEC61131-3的OPC UA信息模型，使PLC的相关信息都可以运用OPC UA的通信机制进行传输。而PLCopen组织所发布的OPC UA的服务端功能块的规范和客户端的功能块规范，为实现这类通信的模块化和便利化奠定了标准基础。由图5可以看出不同厂商的PLC可以实现OPC的通信、PLC与MES/ERP之间可以实现OPC的通信，PLC还可以通过OPC实现与微软的Azure公共云和亚马逊的AWS公共云的直接通信。
现在已经有一些公司能够提供在PLC上完整实现OPC UA通信的软件平台支持。图6所示即为德国倍福公司的EthenCATIII平台软件。德国菲尼克斯软件公司开发的PC WORX UA软件平台支持200台PLC之间进行PLCopen所规范的OPC UA的通信，选用不同的版本通信变量可以是10万个、1万个、5千个。
在此顺便指出，至少到目前为止OPC UA并不适合于硬实时的M2M的通信，而非常适合于监控级或生产管理执行级的软实时B2M的通信，以及软实时的B2B的通信。对此应该有清醒的认识。
结语
PLC可谓是工业自动化控制的常青树，即使是在工业转型升级的智能制造年代，或者是工业4.0的时代，它仍然足够胜任各种控制要求和通信要求。但它早已不再是三、四十年前只能完成逻辑控制、顺序控制的继电逻辑系统的替代物，它已完成了由经典PLC向现代PLC的蜕变。继承了高性价比、高可靠性、高易用性的特点，再具有了分布式I/O、嵌入式智能和无缝联接的性能，尤其是在强有力的PLC软件平台的支持下，我们完全可以相信PLC将持久不衰地活跃在工业自动化的世界中。
上页 1 2