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图片来源：Automation Direct
可编程逻辑控制器（PLC）不会在短期内消失，不断改进的技术和用户需求将使其作为基础自动化平台继续发展。
可编程逻辑控制器（PLC）技术已经出现了近60年。随着新兴技术的不断发展，人们不禁要问，现在的PLC是否已经进入老年状态了？未来是否注定会被更先进的技术替代？
考虑到计算硬件、软件、智能测量、云可访问性和通信连接速度的提升（有时几乎呈指数级），这一讨论尤其重要。随着这些以及其它方面的进步，信息技术（IT）已经稳步渗透到以前孤立的运营技术（OT）领域。鉴于智能控制领域的快速发展，以下是对未来十年PLC发展和工业自动化应用的一些思考。
01 以核心任务为导向
PLC的核心任务始终如一：即使在具有挑战性的运营环境下，也能对现场的物理设备实施确定的控制和可靠的监测。这是使用内置于平台的专用处理器、操作系统和编程环境来实现的。然而，规模经济继续推动主流消费和商业技术在PLC中的应用，只要它是可行的。“更小、更快、更好”的趋势一直适用，并将继续如此，但主要是围绕更快和更好的方面，因为进一步小型化的趋势在过去十年中已经趋于平稳。
电子元件、处理器和固态存储器进步的许多好处——降低的成本、缩小的体积、最小化的功耗和提高的性能——已经在PLC和其它工业电子产品中实现。虽然在尺寸、成本和功率等方面的改进将继续，但真正的进步将围绕功能展开。
此时，平台规模在很大程度上受到与PLC输入/输出（I/O）模块接口的物理布线需求的限制。传统的有线I/O仍然是必要的，但在许多情况下，与现场设备的连接正在转向数字网络，并使用IO-Link和无线等技术实现远程分布。
采用多核处理器的PLC设计具有强大的计算和通信功能，从而可以实现确定性控制。20多年来，术语可编程自动化控制器（PAC）一直被用来描述比经典PLC具有更强功能的工业控制器。
尽管与PLC相比，PAC最初看起来可能是一种更独特的产品，但时间已经证明，自动化工程师在选择工业自动化产品时，并不太关心术语，对性能和可用功能更感兴趣。
虽然市场提供的产品从基本的PLC到复杂的PAC，但工业控制平台的概念在很大程度上已经融入一系列连续的功能中。展望未来，用户将愿意把任何类型的底层硬件平台或操作系统视为自动化平台，如果它能提供经过验证的实时控制功能，同时还能提供其他所需的高级计算功能，那么它可能会继续被称为 PLC，但实际上远不止如此。
02 兼顾灵活性和一致性
虽然基于Windows的系统在消费和商用PC领域占据主导地位www.cechina.cn，并在工业可视化领域表现突出，但在实时控制方面却并非如此。PLC/PAC 平台通常运行于专门的操作系统，尽管也有一些基于 Linux 的选择。一般来说，用户必须在对开放性的渴望（提供了极大的灵活性和较低的产品成本）和对工业级可靠性的要求（通常只有专有系统才能提供工业级可靠性）之间取得平衡。这些专有系统也具有相对较高的网络安全性，尽管主要是通过隐蔽性和黑客对其不熟悉而实现的。
多年来，无论是在硬件平台还是编程语言方面似乎都有一种趋势，或者至少是人们对其更感兴趣，那就是更开放的工业系统。一些终端用户已经使用通用Raspberry Pi（树莓派）和 Arduino（一种开源电子原型平台）硬件来实施自动化和数据处理项目。出于对可靠性的担忧，其他人则避免以这种方式对消费级产品进行实验，但现在这些平台的某些版本已经将其固化为工业级设备（图1）。用户对将现代编程平台与经过验证的工业I/O和硬件相结合的能力表现出极大的需求。
▲图1：现在，当代开源处理器平台已经有了工业级产品，
最终用户可以选择将传统的自动化方法与更现代的基于IT的语言集成。
面对如此多的硬件选项，实现开放性的下一个障碍是统一的编程环境。经典PLC使用供应商特定的编程，很难移植到其它品牌。IEC 61131-3标准引入了有序的PLC编程语言和数据类型，但供应商专有的实现方式，仍然阻碍了品牌之间的代码可移植性。最终，CODESYS集成开发环境（IDE）提供了一种更一致的方法，可以使用标准语言创建代码，以便在工业控制器上实现跨平台部署。
不过，目前这些举措都没有解决这样一个事实，即进入职场的程序员通常更喜欢用更现代的、基于IT的语言（如C++或Python）来编写代码。
尽管所有这些努力都朝着开放和现代编程语言的方向发展，但似乎可以肯定地说，在可预见的未来，经典的梯形逻辑将继续存在。梯形逻辑拥有庞大的应用基础，它仍然是许多电工、技术人员甚至开发人员首选的简单编码方法。它的图形风格适用于基本的故障排除和典型的工业自动化功能，广泛的应用基础还具有其它优势。
如今，大多数硬件平台都支持梯形逻辑，并且许多平台还允许其它类型的编码方法，这些方法可以根据需要进行混合和匹配。对于特定任务，各种编码语言都有自己的优缺点，大多数用户在选择解决问题的最佳工具时，都喜欢依据自己的判断，同时在灵活性和复杂性之间取得平衡。对用户来说，另一个好处是，他们能够摆脱专有语言的束缚管理代码库，该代码库可以部署在任何类型的目标硬件上www.cechina.cn，从而最大限度地减少返工。
当前和未来的重点是，用户希望由值得信赖、经验丰富的工业供应商所提供和支持的自动化平台，能够支持任何类型的首选编程语言。
03 与通信进步紧密连接
在过去十年中，工业自动化领域取得的一些重大进展都与通信技术的改进有关，从而帮助制造企业实现了真正意义上的互联工厂。与控制器硬件和编程一样，这也是一个从专有转向更开放产品的故事。
传统的以OT为中心的现场总线，如DeviceNet，长期以来一直提供用户所需的可靠性和安装形式。但现在有线甚至无线以太网开始占主导地位，有几种领先的工业通信协议可供选择。物理外形尺寸的改进，如可冲洗和可连接的组件以及以太网供电（PoE），使以太网安装适用于工业环境。
某些OT协议（如 EtherNet/IP、PROFINET 和 Modbus-TCP等）与现场设备的品牌和型号相关联，而一些其他协议则针对自动化任务的类型（如用于运动控制的 EtherCAT）进行了优化。虽然EtherCAT并不是什么新技术，但将该协议原生集成到功能更强大的PLC中，意味着中低复杂程度的运动应用可以原生集成到自动化平台中，而不需要单独的运动控制器。
Ethernet-APL（以太网先进物理层）通过实现高带宽，以及与现场设备建立无缝的以太网连接来改变过程自动化领域。它解决了至今为止一直限制现场使用以太网的挑战。这些挑战包括功率、带宽、布线、距离以及在危险场所的使用。IO-Link 作为一种简化的现场总线正在崛起，即使对于基本的离散自动化设备也是如此，具有适用的通信功能和智能。
要在OT与IT之间架起桥梁，安全地实现IIoT 应用和数据传输，以支持远程可视化和分析，需要采用不同类型的通信协议。OPC UA和消息队列遥测传输（MQTT）在这一领域占据主导地位。虽然它们的某些功能有重叠，但两种协议都有最佳用例，用户可以选择同时实施。其他支持工具，如 Node-RED，作为一种处理数据并将数据推送到云端供其他应用程序使用的图形化方法，已受到青睐。
从传感器到控制器，到本地服务器，到基于云的资源，再到浏览器，这一切意味着什么？以前，较小的控制器只有有限的功能集，因此需要较大的设备或多个集成层来实现完全连接。现在，用户甚至希望在非常基础和低成本的自动化平台上也提供这些选项（图2）。现在，即使在一些低成本PLC自动化平台上也配备了先进的逻辑功能、基本的运动控制、有线/无线连接、一系列IT/OT通信协议等。
▲图2：现在，即使在一些低成本PLC自动化平台上也配备了先进的逻辑功能、
基本的运动控制、有线/无线连接、一系列IT/OT通信协议等。
04 为集成机器人做好准备
多年来，机器人技术在很大程度上是作为自动化的一个专业子集存在的CONTROL ENGINEERING China版权所有，需要定制集成到上、下游系统中。随着机器人技术的发展，特别是协作机器人技术（cobots），在未来5到10年内有望成为所有工业自动化中增长最大的领域之一，这种情况正在发生变化（图3）。在相关发展中，视觉系统在过去十年中取得了巨大进步，其中许多系统与机器人非常兼容www.cechina.cn，可以轻松集成到许多应用程序中。
▲图3：机器人技术代表了工业设计中一个快速增长的领域，随着用户寻求将机器人
技术彻底整合到他们的运营中，对功能强大的自动化平台和相关传感技术的需求将会增加。
现代自动化平台需要做好准备，通过提供必要的处理能力、编程指令和连接，与机器人和视觉无缝集成，以跟上这种不断变化的环境。具有这些功能的现代PLC位于现场机器人附近，作为自动化平台具有明显的优势。
05 AI在PLC发展中的作用
在2024年撰写的任何面向未来的工业自动化文章中，都无法忽视人工智能（AI）和机器学习（ML）的潜在影响。然而，目前大部分讨论都围绕在实时“runtime”角色中使用AI/ML来分析和应对工况。作为一个自动化平台，PLC目前并不适合这项任务，但一些高级版本可能在未来能够运行实时AI/ML算法。
相反，PLC非常适合作为高级AI/ML资源的现场接口，为用户提供丰富、响应迅速和情境化的数据。它们还可以根据算法执行操作。
另一方面，从代码创建的角度来看，未来几年生成式人工智能（Gen-AI）将在PLC中发挥更大的作用。具有精心集成的AI支持工具的开发环境可以帮助用户，甚至是该领域的新手，基于库和经过验证的代码开发有用的自动化逻辑。作为一种开发工具，AI可以帮助加快开发速度，提高代码可靠性，并最大限度地减少冗余或重复劳动。
06 未来的PLC是自动化平台的一部分
在接下来的十年里控制工程网版权所有，我们所熟悉的PLC肯定不会消失，但它们有可能被称为PAC、边缘控制器、自动化平台或其它名称。没有一种控制器技术可以胜任所有价位的所有应用需求。
PLC将继续根据可用技术和用户需求而不断发展，就像过去几十年一样。首要任务是提供实时控制和可靠监控，但它们将添加更好的编程和连接功能，以改善用户体验，实现更快速的项目交付。
关键概念：
■ 用户在重视工业级可靠性的同时，也在寻求工业控制系统的开放性。
■ 机器人技术，尤其是协作机器人，以及AI/ML是工业自动化领域的重要增长领域。PLC 已准备好与这些技术集成，从而促进无缝自动化的实现。
思考一下：
您认为PLC的未来将走向何方？
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