傳統(tǒng)上，工業(yè)自動化領域一直對創(chuàng)新持保守態(tài)度或避免在早期采用最新的高端技術。通常，在細分市場上，企業(yè)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(yè)4.0 的到來，這一切都已經(jīng)開始發(fā)生根本性的變化。在過去的10 年中，工業(yè)領域受到不斷變化的技術變革、新系統(tǒng)的快速采用和增強的網(wǎng)絡體系結(jié)構的影響。
許多專家認為，工業(yè)4.0 正通過機器人技術、云技術、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）和人工智能（AI）等先進技術正日益普及，我們已經(jīng)處在新一次工業(yè)革命的風口浪尖。預計2020年，在智能儀表和控制產(chǎn)品增長的推動下，工業(yè)自動化有望達到近2090 億美元的市場規(guī)模。
▎通過更輕松的集成、連接和高級智能，控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢推動了自動化的未來發(fā)展
打破專有系統(tǒng)的限制
先進的信息技術、通信和網(wǎng)絡技術的融合，正在推動自動化及其工業(yè)應用的發(fā)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(xié)作。這種趨勢對工業(yè)控制器產(chǎn)生了重大影響。
傳統(tǒng)上，由于需要實時運行且緊密聯(lián)系的過程結(jié)構，因此自動化系統(tǒng)大多采用專有的設計。這有助于供應商與最終用戶建立緊密的合作伙伴關系。專有系統(tǒng)的設計鎖定了供應商，企業(yè)只能從同一個供應商處采購控制系統(tǒng)。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，這限制了制造企業(yè)進行創(chuàng)新和利用新技術來改善其工藝的能力。
如今，由于數(shù)字化使制造企業(yè)能夠以多種方式使用數(shù)據(jù)，因此需要實現(xiàn)可擴展的控制系統(tǒng)，使制造過程能夠根據(jù)業(yè)務需求進行擴展。鑒于大規(guī)模、連續(xù)和參數(shù)化的工業(yè)數(shù)字化設備的激增，這一需求將變成一項義務。
▎傳統(tǒng)工廠自動化控制系統(tǒng)架構
縱向和橫向集成
尋求成功整合的制造企業(yè)，必須在縱向和橫向上將先進的控制系統(tǒng)與底層的現(xiàn)場傳感和數(shù)據(jù)采集層以及企業(yè)管理系統(tǒng)進行集成。這意味著，除了集成運動控制、順序控制、邏輯控制、編程和人機界面（HMI）配置等控制平臺屬性外，制造企業(yè)還必須強調(diào)集成控制系統(tǒng)功能，例如遠程訪問和狀態(tài)監(jiān)視等。一個集成的控制平臺，將使企業(yè)能夠提高效率和生產(chǎn)率，并實現(xiàn)全廠范圍的過程優(yōu)化和用戶體驗的增強。
可編程邏輯控制器（PLC）的發(fā)展，將在推動該行業(yè)進入新時代的革命中發(fā)揮關鍵作用。憑借更大的編程靈活性和便利性、可擴展性、更多的內(nèi)存、更小的外形尺寸、高速（千兆位）以太網(wǎng)和嵌入式無線功能，未來的PLC 將更適應軟件、通信和硬件方面的技術改進。這一發(fā)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(xiàn)這一點，控制器制造商必須找到適合控制應用的PLC，并提供必要的工具，以便在需要時整理、分析并向用戶顯示過程數(shù)據(jù)。這可能包括通過移動應用或網(wǎng)絡瀏覽器提供數(shù)據(jù)訪問。
還要注意，管理高端控制器網(wǎng)絡需要企業(yè)在硬件和基礎設施方面投入大量資金。此外，專有硬件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復雜性。虛擬化可以在這方面為制造企業(yè)提供幫助。
▎工業(yè)4.0驅(qū)動控制系統(tǒng)的變遷
虛擬化的控制功能
與商用現(xiàn)貨產(chǎn)品不同，虛擬化控制系統(tǒng)，如PLC、分布式控制系統(tǒng)（DCS）、HMI 和數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA），需要的物理服務器更少。虛擬控制功能也可以合并嵌入到一個平臺中，而不是將每個功能部署為單獨的應用程序。開放的、基于軟件的控制體系結(jié)構的這種靈活性，使企業(yè)可以升級和優(yōu)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(tǒng)的供應商推出了一個平臺，該平臺可使控制系統(tǒng)制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(fā)應用程序。該軟件在虛擬環(huán)境中運行，可改變控制系統(tǒng)在其整個生命周期中的維護方式。將日常服務器管理轉(zhuǎn)移到專用的、集中式數(shù)據(jù)中心，利用特定協(xié)議管理應用程序的性能，使工廠工程師可以專注于控制系統(tǒng)優(yōu)化。
隨著自動化和控制系統(tǒng)的發(fā)展，儀表將同時發(fā)展以適應變化。那么，儀器儀表的未來將如何發(fā)展？易于閱讀的儀表板將在未來繼續(xù)產(chǎn)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。在全球范圍內(nèi)，制造業(yè)工廠已經(jīng)開始采用網(wǎng)絡化儀表。使用聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，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(shù)據(jù)傳輸?shù)揭粋�集線器，在該集線器中對其進行編譯和分析以供使用。
技術融合為制造商提供了通往工業(yè)4.0的路線。在最新的工業(yè)革命中，不同的工業(yè)自動化系統(tǒng)將共享資源并發(fā)揮協(xié)同作用。為了保持領先地位，制造企業(yè)將不得不利用現(xiàn)有技術，加速技術實施并釋放新的價值來源。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(chuàng)新的主要動力。（文章來源：控制工程）
