作者 | Keshab Panda
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工業自動化正在經歷快速的技術變革，通過採用新的系統和網絡體系架構，尋求設備和系統的互操作性，工業自動化正處於一場新革命的開端。
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傳統上，工業自動化領域一直對創新持保守態度或避免在早期採用最新的高端技術。通常，在細分市場上，企業更喜歡利用成熟的技術和標準，這樣隨著時間的推移，仍然可以確保安全、可靠和一致的運營。但是，隨著工業4.0 的到來，這一切都已經開始發生根本性的變化。在過去的10 年中，工業領域受到不斷變化的技術變革、新系統的快速採用和增強的網絡體系結構的影響。
許多專家認為，工業4.0 正通過機器人技術、雲技術、工業物聯網（IIoT）和人工智慧（AI）等先進技術正日益普及，我們已經處在新一次工業革命的風口浪尖。預計2020年，在智能儀表和控制產品增長的推動下，工業自動化有望達到近2090 億美元的市場規模。
▎通過更輕鬆的集成、連接和高級智能，控制系統的發展趨勢推動了自動化的未來發展
打破專有系統的限制
先進的信息技術、通信和網絡技術的融合，正在推動自動化及其工業應用的發展。這種技術的共生，使整個工廠車間和供應鏈中的人員和機器得以集成和協作。這種趨勢對工業控制器產生了重大影響。
傳統上，由於需要實時運行且緊密聯繫的過程結構，因此自動化系統大多採用專有的設計。這有助於供應商與最終用戶建立緊密的合作夥伴關係。專有系統的設計鎖定了供應商，企業只能從同一個供應商處採購控制系統。這樣也無法實施其它供應商的最新應用和技術。不幸的是，從長遠來看，這限制了製造企業進行創新和利用新技術來改善其工藝的能力。
如今，由於數字化使製造企業能夠以多種方式使用數據，因此需要實現可擴展的控制系統，使製造過程能夠根據業務需求進行擴展。鑒於大規模、連續和參數化的工業數字化設備的激增，這一需求將變成一項義務。
▎傳統工廠自動化控制系統架構
縱向和橫向集成
尋求成功整合的製造企業，必須在縱向和橫向上將先進的控制系統與底層的現場傳感和數據採集層以及企業管理系統進行集成。這意味著，除了集成運動控制、順序控制、邏輯控制、編程和人機介面（HMI）配置等控制平台屬性外，製造企業還必須強調集成控制系統功能，例如遠程訪問和狀態監視等。一個集成的控制平台，將使企業能夠提高效率和生產率，並實現全廠範圍的過程優化和用戶體驗的增強。
可編程邏輯控制器（PLC）的發展，將在推動該行業進入新時代的革命中發揮關鍵作用。憑藉更大的編程靈活性和便利性、可擴展性、更多的內存、更小的外形尺寸、高速（千兆位）乙太網和嵌入式無線功能，未來的PLC 將更適應軟體、通信和硬體方面的技術改進。這一發展的重要部分，包括PLC和可編程自動化控制器（PAC）的集成，將會促進工廠車間與其它過程之間的通信。
為了實現這一點，控制器製造商必須找到適合控制應用的PLC，並提供必要的工具，以便在需要時整理、分析並向用戶顯示過程數據。這可能包括通過移動應用或網絡瀏覽器提供數據訪問。
還要注意，管理高端控制器網絡需要企業在硬體和基礎設施方面投入大量資金。此外，專有硬體的集成阻礙了運行的靈活性，同時增加了控制器部署的成本和複雜性。虛擬化可以在這方面為製造企業提供幫助。
▎工業4.0驅動控制系統的變遷
虛擬化的控制功能
與商用現貨產品不同，虛擬化控制系統，如PLC、分布式控制系統（DCS）、HMI 和數據採集與監控系統（SCADA），需要的物理伺服器更少。虛擬控制功能也可以合併嵌入到一個平台中，而不是將每個功能部署為單獨的應用程式。開放的、基於軟體的控制體系結構的這種靈活性，使企業可以升級和優化控制過程加快新功能的部署。
最近，工程服務和航空航天系統的供應商推出了一個平台，該平台可使控制系統製造商利用模塊化和簡單的構造，以更少的時間、更低的成本來設計和開發應用程式。該軟體在虛擬環境中運行，可改變控制系統在其整個生命周期中的維護方式。將日常伺服器管理轉移到專用的、集中式數據中心，利用特定協議管理應用程式的性能，使工廠工程師可以專注於控制系統優化。
隨著自動化和控制系統的發展，儀表將同時發展以適應變化。那麼，儀器儀表的未來將如何發展？易於閱讀的儀錶板將在未來繼續產生影響，從而使儀表操作更具交互性，而且使工廠運行人員更易接近。在全球範圍內，製造業工廠已經開始採用網絡化儀表。使用聯網系統，運行人員不必在靠近儀器安裝的工藝過程附近評估儀表，而是將數據傳輸到一個集線器，在該集線器中對其進行編譯和分析以供使用。
技術融合為製造商提供了通往工業4.0的路線。在最新的工業革命中，不同的工業自動化系統將共享資源並發揮協同作用。為了保持領先地位，製造企業將不得不利用現有技術，加速技術實施並釋放新的價值來源。畢竟，進入下一階段的自動化更多是逐步升級，而技術仍是創新的主要動力。
▎通過Hypervisor技術實現多核任務處理 來源：說東道西
關鍵概念：
■ 工業自動化正在加速創新。
■ 開放的、基於軟體的控制系統架構使自動化更加高效。
思考一下：
實現工業4.0 會促進設備和系統互操作性的提升。