雖然基礎(chǔ)的工業(yè)控制器仍可用，并且在某些任務(wù)中廣受歡迎，但先進的編程功能、連接性和模塊化正在影響機器控制決策的方式。

　　與前代產(chǎn)品相比，如今的工業(yè)控制器具有更強的處理能力、連接性和可擴展性，并提供更大的靈活性以滿足特定應(yīng)用需求。例如，可編程邏輯控制器 (PLC)、可編程自動化控制器 (PAC) 和工業(yè)可編程控制器 (IPC)如今都具備高度的可定制性。

　　隨著機器人和人工智能(AI)等技術(shù)在制造業(yè)的普及，選擇和部署工業(yè)控制器時需要考慮的因素也在不斷增加。制造企業(yè)需要確定這些關(guān)鍵因素，并且了解如何應(yīng)對在現(xiàn)有制造系統(tǒng)中部署新控制器的挑戰(zhàn)。

　　選擇工業(yè)控制器的關(guān)鍵因素

　　制造商在為特定生產(chǎn)需求選擇工業(yè)控制器時應(yīng)考慮哪些因素?西門子美國Simatic控制器產(chǎn)品經(jīng)理Luis Narvaez建議，選型時應(yīng)該重點考慮以下因素：

　　·控制器是安裝在機柜內(nèi)(IP20)還是安裝在設(shè)備外部(IP67/68)?

　　·這是一個小型應(yīng)用(最多50個I/O點)、中型應(yīng)用(最多100個I/O點)，還是大型應(yīng)用(超過100個I/O點)?

　　·將使用哪些編程語言(IEC 61131-3或其他高級語言，例如C++)?

　　·是否需要運動控制功能?如果需要，具體需要哪些運動功能：基本定位和速度控制、增強型運動控制，還是高級運動控制?

　　·更傾向于基于硬件的自動化還是基于軟件的自動化?用戶有多種解決方案可以選擇：傳統(tǒng)的基于硬件的自動化、結(jié)合高級編程(例如C++)的混合硬件、集成驅(qū)動的硬件PLC、基于PC的軟件PLC，或者虛擬化(獨立于硬件的虛擬化環(huán)境)的解決方案。

　　Actemium北美工業(yè)和IT業(yè)務(wù)開發(fā)總監(jiān)Wilfred Misener建議，首先分析現(xiàn)有裝置并評估其當(dāng)前狀態(tài)，然后考慮設(shè)備的性能標準和流程，以確定用戶需求。驗證性能、連接性、I/O 容量、編程語言、可擴展性和可靠性，同時還要考慮安全性，這一點非常重要。

　　可擴展性是選擇控制器的一個重要因素。羅克韋爾自動化商業(yè)產(chǎn)品組合經(jīng)理Liz Bahl Prosak認為，制造商應(yīng)選擇能夠隨其生產(chǎn)需求增長的控制器，以便在不進行大規(guī)模改造的情況下實現(xiàn)未來的擴展。工業(yè)控制器通過模塊化硬件、靈活的編程、與各種系統(tǒng)的無縫集成、可擴展的通信協(xié)議和定期軟件更新來確保可擴展性和靈活性。這些功能使制造商能夠在動態(tài)生產(chǎn)環(huán)境中輕松擴展、調(diào)整和維護其系統(tǒng)。

　　集成性是另一個關(guān)鍵因素，因為控制器必須與現(xiàn)有系統(tǒng)兼容，并能夠無縫集成到其他設(shè)備和軟件中。此外，可靠性和支持也是必不可少的。制造商應(yīng)考慮控制器的可靠性以及支持和備件的可用性。具有強大支持的可靠控制器可以減少停機時間并確保連續(xù)運行。通過仔細評估這些因素，制造商可以選擇既滿足當(dāng)前需求又支持未來增長的控制器。

　　部署新控制器的挑戰(zhàn)

　　在現(xiàn)有制造系統(tǒng)中實施新的工業(yè)控制器時，哪些挑戰(zhàn)通常沒有得到解決?AutomationDirect產(chǎn)品工程師Alex Maercz認為易用性是一個很重要的選項。選擇帶有免費且易于獲取的軟件的控制器，會使設(shè)備的持續(xù)運行更加方便。當(dāng)控制平臺提供大量基于網(wǎng)絡(luò)的文檔、培訓(xùn)材料和視頻時，用戶可以培訓(xùn)更多維護和工程人員使用這些產(chǎn)品，從而優(yōu)化操作，并在需要時提供足夠的支持。

　　圖1：集成性是選擇工業(yè)控制器時應(yīng)考慮的一個關(guān)鍵因素，因為控制器必須與現(xiàn)有系統(tǒng)兼容，并能夠無縫集成到其他設(shè)備和軟件中。本文圖片來源：西門子

　　在與舊系統(tǒng)接口方面，一些控制器需要額外的硬件和軟件，并且需要額外付費。而一些先進的控制器平臺包括這些連接的開箱即用的本機選項，可以提供簡化的解決方案。

　　Avanceon運營經(jīng)理Michael Fazzini認為，盡管存在挑戰(zhàn)，但在設(shè)計和測試文檔上投入足夠的時間總會帶來更好的結(jié)果。在設(shè)計初期就納入合適的人選，可以減少實施過程中需要的變更風(fēng)險和數(shù)量。這包括制定編程標準，并在軟件開發(fā)過程中驗證其是否得到遵守。在整個過程中堅持維護標準和文檔，使將來執(zhí)行更改和增強功能的效率大大提高。

　　Luis Narvaez指出，一些未解決的主要挑戰(zhàn)包括確保新控制器和現(xiàn)有系統(tǒng)之間的兼容性，這可能會變得復(fù)雜，還有一些其他挑戰(zhàn)包括：

　　·選擇一個能與現(xiàn)有系統(tǒng)(從傳感器到 SCADA)集成的控制器，對于最大限度地減少運行影響非常重要。

　　·新控制器的前期投資可能很大。然而，無所作為的成本可能會暴露出其他風(fēng)險，帶來更高的財務(wù)影響，如更高的預(yù)防性維護成本、備件供應(yīng)和價格、網(wǎng)絡(luò)安全/軟件漏洞以及缺乏有經(jīng)驗的勞動力。

　　·來自員工的阻力。員工可能會抵制新技術(shù)的實施，因為他們害怕失去工作，或者擔(dān)心新系統(tǒng)會打破他們的舒適區(qū)。

　　·網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險。隨著制造商尋求做出更多數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策以優(yōu)化生產(chǎn)，制造系統(tǒng)的連接變得更加緊密，因此越來越容易受到網(wǎng)絡(luò)攻擊。確保制造商采用最新技術(shù)可以降低網(wǎng)絡(luò)安全事件的影響或風(fēng)險。

　　·環(huán)境影響。新控制器可能會對環(huán)境產(chǎn)生重大影響，包括增加能耗和電子垃圾。

　　網(wǎng)絡(luò)安全和可靠性

　　考慮到制造企業(yè)面臨的網(wǎng)絡(luò)安全形勢日益嚴峻，為了確保工業(yè)控制器系統(tǒng)的安全性和可靠性，Actemium公司采取了以下措施：

　　圖2：機器人技術(shù)的使用正在推動控制器技術(shù)的許多創(chuàng)新。制造商需要一種簡單、統(tǒng)一的方式來編程、操作和測試各種機器人系統(tǒng)。

　　·盡可能將控制系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)隔離。限制對授權(quán)人員和設(shè)備的訪問。

　　·使用加密和協(xié)議，如 OPC UA、MQTT 和 HTTPS。

　　·定期軟件更新和修補。

　　·部署入侵檢測和防御系統(tǒng)。

　　·備份和冗余。

　　·安全密碼管理、雙因素身份驗證、定期安全審計和風(fēng)險評估。

　　·員工培訓(xùn)和提高安全意識。

　　·符合 IEC 62443、NIST 800-82 和 ISO 27001 等行業(yè)標準，以及安全的硬件設(shè)計、持續(xù)的系統(tǒng)監(jiān)控和事件響應(yīng)規(guī)劃。

　　采用 “沙盒”技術(shù)，即將控制系統(tǒng)與其他所有數(shù)字連接完全隔離，可能是防范網(wǎng)絡(luò)威脅的黃金標準。然而，如今對于遠程連接、可視化和數(shù)據(jù)訪問的需求、期望和要求，往往使得完全的沙盒隔離變得不切實際。Alex Maerc認為，更重要的是使用最新的控制器，這些控制器采用了強大且被行業(yè)認可的加密方法，并結(jié)合了對面向外部的通信端口的精細配置，以確保其安全鎖定，同時保持面向內(nèi)部的端口開放，以便與OT層的舊設(shè)備進行通信。從更大的系統(tǒng)設(shè)計角度來看，每個控制器都應(yīng)該受到防火墻或 VPN 的保護。此外，所有未使用的控制器服務(wù)、協(xié)議和端口都應(yīng)支持禁用，以最大限度地減少整體攻擊面。

　　工業(yè)控制器技術(shù)的未來趨勢

　　關(guān)于制造商應(yīng)該注意的工業(yè)控制器技術(shù)的最大趨勢，Luis Narvaez認為，雖然 AI 傳統(tǒng)上是通過工業(yè)計算技術(shù)實現(xiàn)的，但預(yù)計 AI 技術(shù)將更接近 PLC。另一個趨勢是邊緣計算的引入。這些技術(shù)實現(xiàn)了更高效的數(shù)據(jù)處理和存儲，同時消除了硬件依賴性等障礙，使性能易于擴展。我們可以從虛擬控制器的引入中看到這一點。

　　此外，機器人技術(shù)的使用正在推動控制器技術(shù)的許多創(chuàng)新。由于最終用戶必須在其工廠中集成來自不同供應(yīng)商的機器人系統(tǒng)，因此很難具備編程或控制這些系統(tǒng)的專業(yè)知識。制造商需要一種簡單、統(tǒng)一的方式來編程、操作和測試各種機器人系統(tǒng)。

　　Alex Maercz指出，工業(yè)控制器與外部世界的連接已成為最終用戶的首要需求之一，尤其是使用對 OPC UA 和 MQTT 等工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的原生支持。不幸的是，這也意味著工業(yè)控制器越來越成為黑客的目標。

　　保護工業(yè)控制器及其協(xié)議的能力已經(jīng)取得了長足的進步，用戶需要確保他們在控制器平臺中需要這些功能，然后應(yīng)用它們。一個相關(guān)的考慮因素是，許多用戶傾向于使用更開放的平臺。

　　Wilfred Misener認為，工業(yè)控制器技術(shù)的最主要趨勢包括認識到AI和先進機器人技術(shù)的能力，以實現(xiàn)風(fēng)險緩解。其他趨勢還包括工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)，用于實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)挖掘和分析，以及邊緣計算和云計算。

　　鑒于如今控制器的種類繁多以及先進功能的不斷涌現(xiàn)，選擇合適的控制器可能變得越來越困難?？刂破髂軌?qū)崿F(xiàn)自動代碼生成的能力，可以向用戶展示如何實現(xiàn)增值效率提升。