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中國煙草總公司職工進修學院研究員王德吉
控制系統是制造企業制造過程中的神經中心、操作中心和安全屏障。它實現了監視、控制和優化整個過程流程和產品質量的功能，是確保重大工程和重大裝備安全可靠和高效優化運行的不可或缺的關鍵通用硬軟件平臺與系統。隨著控制系統技術的不斷改進和發展，其在工業控制領域的應用日益成熟。然而，隨著智能制造時代的到來，IT與OT的集成發展已成為大勢所趨。作為智能制造的基礎層和自動化控制層的核心，控制系統不可避免地面臨新的挑戰。智能制造基于數據，因此有必要獲得完整且相互關聯的全局數據，以更好地協調整個生產過程。控制系統是整個智能制造架構中硬功能的核心鏈接。它需要具有更強大的數據采集、存儲、計算和分析功能，以更好地支持上層智能軟件的開發。具體說來，PLC面臨以下挑戰：
高性能控制：智能制造環境需要PLC以比以往更快的速度來處理指令、服務中斷并支持集成的HMI。這需要處理器具有更高的MIPS和多個內核，這必將導致高昂的成本和功耗。
互連接性：不同機器之間的M2M連接性要求在單個PLC系統中支持多種工業以太網協議，而企業連接性則需要對應用程序互連接性框架（如OPC-UA）的支持。
安全的通信：工廠網絡外部連接到企業的PLC容易受到網絡攻擊，這使安全成為主要問題。
跨平臺的互連接性：選擇錯誤的處理器可能會導致代價高昂的錯誤，因為不同系統之間的功能互連接性要求使用在非專有處理器內核上運行的標準化操作系統。
市場的多變性：隨著連接性和互連接性環境的不斷發展，市場需求的更改變得更加頻繁，這需要對軟件和硬件設計進行更改。
此外，傳統的挑戰仍然存在，包括可伸縮性、功能安全性、更低的功耗、更小的面積。
總之，隨著工業物聯網的逐步實現，工廠邊緣智能化是實現智能的關鍵所在。PLC面臨著大數據、高性能控制、互連接性、安全性、跨平臺等挑戰。通過片上系統（SoC）現場可編程門陣列（FPGA）設計的片上PLC能夠應對這一挑戰。片上PLC通過云實現工廠與企業之間的安全通信，支持工業生產商獲取并使用工業過程數據，提高了效率，還支持海量定制，通過預測性維護降低了由于工廠停工帶來的高成本。
摘自《自動化博覽》2020年4月刊
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號