发表于：2009/2/14 12:13:22
#0楼
开放式PLC的概念
1．应用中产生的开放性需求
长期以来，制造与生产企业所采用控制系统大多是专用的、封闭的体系结构，其构成系统的硬件是按照各自的标准量身定制的。无论是DCS，PLC还是FCS，虽然它们具有结构简单、技术成熟、产品批量大等优点，但相对日新月异的生产要求，也越来越暴露出其固有的缺点。在许多情况下，当用户要想进行功能上的扩展或变化时，都必须求助于系统的提供商，如想把特殊要求融入到控制系统中去时，由于它们的封闭特性那是不可能的。再者，由于采用了专用的控制系统，如制造厂家想转化一种控制系统也将变得极为困难。诸如此类，无形中不仅提高了制造企业的成本，也成为控制系统升级换代的"瓶颈"。
市场全球化的后果是竞争空前剧烈，从而要求制造商具有较强的市场适应能力，因而市场对适合中小批量加工，具有良好柔性和多功能性的制造系统的需求已逐步超过对大型单一功能的制造系统的需求。这一趋势促成了一个新概念的产生，即模块化、可重构、可扩充的软硬件系统，这就是开放式控制系统。这一系统不仅能够快速、经济地适应新的加工需求，而且为制造厂提供了将其技术与任何第三方的技术或产品进行集成的可能性。
开放式控制系统的概念在80年代就已出现。早在1981年，美国国防部为了减少军备制造对日本控制系统的依赖性，开始了名为“下一代控制器（NGC）”的计划，并成立了“美国国家制造科学中心（NCMS）”，其主要目的是拟订并推进关于新一代开放式控制系统的详细分析与规范。作为NGC的后续工作，美国国防部启动了OASYS项目，其目的是建立并安装8套控制器，并在6种不同场所对其进行测试。其后有许多相关的研究计划在世界各国相继启动，其中影响较大的有美国的OMAC、欧洲的OSACA和日本的OSEC等计划。但因为这些计划的发起者是用户而不是制造商，因此，进程比较缓慢。
2．国际大型PLC制造商的开放路线
2003年，全球自动化行业的控制系统市场大约为每年100亿美元左右，其中99%被传统的不开放系统所占据。据国际权威机构美国自动化市场研究公司ARC（AUTOMATIONRESEARCHCORP）调查预计，在亚洲，基于PC的控制系统、以太网的I/O模块等开放式系统的销售额预计近两年的增幅达到145%，可见在控制系统市场中，开放系统的增长率远远高于传统的控制系统。
资金永远是向高利润的方向流动的，那么，国际的大型PLC制造商当然不会对这么大的市场坐视不理。但是，分析这些PLC的制造商面对开放性的大趋势所采取的策略，却是微妙而饶有趣味的。
首先，国际大型控制系统虽然绝对有能力推出自己的开放式控制系统，但是却都迟迟按兵不动。什么原因呢？
几乎所有的制造商都已认识到了开放系统必将是自动化系统的未来。无论是SIEMENS，GE，还是ROCKWELL，还是SCHNEIDR，在他们的新产品样本中，都可以看到“开放性”的字样。但是，他们的开放性通常都是在原有的系统上层加上一些接口实现局部的互连和通信，并非真正意义上的开放。不要说控制器的底层，就是在操作站这一层，他们在实现与外界通信方面还存在着重重困难。这种状况的产生并不是由于他们无法开发出全开放的系统，而是出于其产品战略考虑，不愿也不能这样做。以西门子为例，目前，主推的是西门子用了15年时间才开发出来的S7系统，2002年的工业控制产品的销售额约为140亿马克，如果西门子要推广新的开放式系统，必然要争夺现有的S7系统的市场，而新的系统能否为现有的西门子的用户所接受，还是一个未知数，况且目前其它开放式系统的市场总额才几亿美元，尽管这个市场的增长率较高，但西门子绝对不可能为了总共几千万美元且风险极大、竞争能力不强的少量市场而放弃已经现成的数十倍的市场。西门子是这样，GE、AB都是这样。
那么，这些公司对于开放式系统市场是否只能坐视不理、无能为力呢？也不是。目前，各个公司均在考虑用现有的产品组合出形式上的“开放式”系统。如西门子的PCS7和TIA概念，实际上就是用工控机下挂S7的PLC而组成的概念性的系统，宣传口号是“不仅仅是基于PC的PC控制”，典型地表示了其一方面不想在开放式系统领域落后于他人，同时又不想失去老用户的复杂情结。GE-FANUC在2000年底推出了HCS，实际上就是用原来的产品FANUC90-30和90-70加上工控机和软件而组成的概念性的产品，才用了“为用户量身定做（TAILORED）”的概念，口号是“把DCS和PLC的优点结合起来”；也具有同样的心理。类似的还有ROCKWELL-AB的CONTROL-LOGIX，都是将原有的专用系统加上“开放”的标签，半推半就地走上开放式系统市场竞争的舞台。这些控制系统巨头的目的都是相同的，那就是既不错过开放式系统这班航船，又可以将原有的系统尽量多地销售出去。
以上分析可以得出结论，在开放式系统的市场竞争的初级阶段，国外各大控制系统制造商会迎合发展趋势推出自己的开放式系统，但是均会以其目前的产品为基础，在软件平台、通讯方面做些装饰性的工作，而不会真正推出全方位的真正的开放式系统。因为这样做，对他们现有系统的市场所带来的损失是他们不愿承受的。
3．目前开放式系统开发存在的问题
目前国际上已有的开放性控制系统从严格的角度来看，它们还不具备开放性控制系统的本质特征，仍有许多需要改进之处。
首先，开放式控制系统的概念不清晰，没有解决开放控制系统的平台问题。各系统所采用的体系结构和通信协议并不一致，仍是自成体系，相互之间缺乏兼容性和互换性，而且对体系结构的阐述都只限于具体实现层，没有提高到理论的、抽象的层次上来，因而各系统软硬件不具备可移植性和互操作性。
其次，没有充分利用像Windows、UNIX、OS/2等新型操作系统。软件开发思想与技术落后，始终处于甚至低于结构化程序设计的水平。没有充分利用面向对象、软件重用等软件工程中的新理论、新技术，而这些正是实现开放性控制系统的关键所在。
此外，产品的升级、更新、修改和维修仍然依赖于生产厂家，没有提供相应的开发工具和环境，用户无法把自己的或任何第三方的思想或产品融入到系统中去。
1．应用中产生的开放性需求
长期以来，制造与生产企业所采用控制系统大多是专用的、封闭的体系结构，其构成系统的硬件是按照各自的标准量身定制的。无论是DCS，PLC还是FCS，虽然它们具有结构简单、技术成熟、产品批量大等优点，但相对日新月异的生产要求，也越来越暴露出其固有的缺点。在许多情况下，当用户要想进行功能上的扩展或变化时，都必须求助于系统的提供商，如想把特殊要求融入到控制系统中去时，由于它们的封闭特性那是不可能的。再者，由于采用了专用的控制系统，如制造厂家想转化一种控制系统也将变得极为困难。诸如此类，无形中不仅提高了制造企业的成本，也成为控制系统升级换代的"瓶颈"。
市场全球化的后果是竞争空前剧烈，从而要求制造商具有较强的市场适应能力，因而市场对适合中小批量加工，具有良好柔性和多功能性的制造系统的需求已逐步超过对大型单一功能的制造系统的需求。这一趋势促成了一个新概念的产生，即模块化、可重构、可扩充的软硬件系统，这就是开放式控制系统。这一系统不仅能够快速、经济地适应新的加工需求，而且为制造厂提供了将其技术与任何第三方的技术或产品进行集成的可能性。
开放式控制系统的概念在80年代就已出现。早在1981年，美国国防部为了减少军备制造对日本控制系统的依赖性，开始了名为“下一代控制器（NGC）”的计划，并成立了“美国国家制造科学中心（NCMS）”，其主要目的是拟订并推进关于新一代开放式控制系统的详细分析与规范。作为NGC的后续工作，美国国防部启动了OASYS项目，其目的是建立并安装8套控制器，并在6种不同场所对其进行测试。其后有许多相关的研究计划在世界各国相继启动，其中影响较大的有美国的OMAC、欧洲的OSACA和日本的OSEC等计划。但因为这些计划的发起者是用户而不是制造商，因此，进程比较缓慢。
2．国际大型PLC制造商的开放路线
2003年，全球自动化行业的控制系统市场大约为每年100亿美元左右，其中99%被传统的不开放系统所占据。据国际权威机构美国自动化市场研究公司ARC（AUTOMATIONRESEARCHCORP）调查预计，在亚洲，基于PC的控制系统、以太网的I/O模块等开放式系统的销售额预计近两年的增幅达到145%，可见在控制系统市场中，开放系统的增长率远远高于传统的控制系统。
资金永远是向高利润的方向流动的，那么，国际的大型PLC制造商当然不会对这么大的市场坐视不理。但是，分析这些PLC的制造商面对开放性的大趋势所采取的策略，却是微妙而饶有趣味的。
首先，国际大型控制系统虽然绝对有能力推出自己的开放式控制系统，但是却都迟迟按兵不动。什么原因呢？
几乎所有的制造商都已认识到了开放系统必将是自动化系统的未来。无论是SIEMENS，GE，还是ROCKWELL，还是SCHNEIDR，在他们的新产品样本中，都可以看到“开放性”的字样。但是，他们的开放性通常都是在原有的系统上层加上一些接口实现局部的互连和通信，并非真正意义上的开放。不要说控制器的底层，就是在操作站这一层，他们在实现与外界通信方面还存在着重重困难。这种状况的产生并不是由于他们无法开发出全开放的系统，而是出于其产品战略考虑，不愿也不能这样做。以西门子为例，目前，主推的是西门子用了15年时间才开发出来的S7系统，2002年的工业控制产品的销售额约为140亿马克，如果西门子要推广新的开放式系统，必然要争夺现有的S7系统的市场，而新的系统能否为现有的西门子的用户所接受，还是一个未知数，况且目前其它开放式系统的市场总额才几亿美元，尽管这个市场的增长率较高，但西门子绝对不可能为了总共几千万美元且风险极大、竞争能力不强的少量市场而放弃已经现成的数十倍的市场。西门子是这样，GE、AB都是这样。
那么，这些公司对于开放式系统市场是否只能坐视不理、无能为力呢？也不是。目前，各个公司均在考虑用现有的产品组合出形式上的“开放式”系统。如西门子的PCS7和TIA概念，实际上就是用工控机下挂S7的PLC而组成的概念性的系统，宣传口号是“不仅仅是基于PC的PC控制”，典型地表示了其一方面不想在开放式系统领域落后于他人，同时又不想失去老用户的复杂情结。GE-FANUC在2000年底推出了HCS，实际上就是用原来的产品FANUC90-30和90-70加上工控机和软件而组成的概念性的产品，才用了“为用户量身定做（TAILORED）”的概念，口号是“把DCS和PLC的优点结合起来”；也具有同样的心理。类似的还有ROCKWELL-AB的CONTROL-LOGIX，都是将原有的专用系统加上“开放”的标签，半推半就地走上开放式系统市场竞争的舞台。这些控制系统巨头的目的都是相同的，那就是既不错过开放式系统这班航船，又可以将原有的系统尽量多地销售出去。
以上分析可以得出结论，在开放式系统的市场竞争的初级阶段，国外各大控制系统制造商会迎合发展趋势推出自己的开放式系统，但是均会以其目前的产品为基础，在软件平台、通讯方面做些装饰性的工作，而不会真正推出全方位的真正的开放式系统。因为这样做，对他们现有系统的市场所带来的损失是他们不愿承受的。
3．目前开放式系统开发存在的问题
目前国际上已有的开放性控制系统从严格的角度来看，它们还不具备开放性控制系统的本质特征，仍有许多需要改进之处。
首先，开放式控制系统的概念不清晰，没有解决开放控制系统的平台问题。各系统所采用的体系结构和通信协议并不一致，仍是自成体系，相互之间缺乏兼容性和互换性，而且对体系结构的阐述都只限于具体实现层，没有提高到理论的、抽象的层次上来，因而各系统软硬件不具备可移植性和互操作性。
其次，没有充分利用像Windows、UNIX、OS/2等新型操作系统。软件开发思想与技术落后，始终处于甚至低于结构化程序设计的水平。没有充分利用面向对象、软件重用等软件工程中的新理论、新技术，而这些正是实现开放性控制系统的关键所在。
此外，产品的升级、更新、修改和维修仍然依赖于生产厂家，没有提供相应的开发工具和环境，用户无法把自己的或任何第三方的思想或产品融入到系统中去。
