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回顾40年来的PLC技术发展的历史，PLC一直在这开放与封闭，共享与垄断交织的市场中前行。一边各个著名的自动化寡头不断的推出全新的PLC硬件和软件平台，并不断的培养其受众的群体，不断地占领市场份额。另一边是各个最终用户为其生产环节的各系统的不兼容和各种软件使用而苦不堪言。自我封闭和专机专用的情况始终让工业控制领域蒙上一层自傲的感觉。然而工业自动化系统进入到工业时代，工业物联网、工业云平台、信息化、OT(Operation Technology)与IT(Information Technology)融合等等概念不断涌现，渗透到工业控制的各个领域。同时当互联网出生的“Y”一代成为自动化领域的主力军，开放性和通用性的呼声越来越大。谁能够顺应着时代的发展要求，突破传统PLC通用性和兼容性的枷锁，在前瞻性的开放系统基础上，开创全新一代的控制技术，谁必将引领PLC领域新的技术潮流。

传统的PLC系统架构

从诞生到现在（参见“PLCNext谈古道今系列之PLC诞生记”），PLC之所以能够在工业控制领域中一直占据核心地位，其可靠性、鲁棒性、适应性和可编程性远优于其他常用的专用控制器。PLC作为计算机技术的一个分支，发展过程中已经在某些方面形成了统一的模式。

在硬件层面上，大部分厂商都采用了模块化结构或者一体机的方式。每一个品牌都会有CPU模块、电源模块、IO模块、通讯模块、驱动模块和其他模块产品来用于适应工业控制现场的不同需求。然而在系统与系统之间的数据通讯接口上各个厂家的侧重点都是不一样的，由于对商业利益的追逐，各个厂家都希望拥有控制的制高点，都想自己推崇的通讯协议成为主流。更不用说对于硬件模块内部之间硬件实现，各个厂家都是自成一套系统。这也造就了在国际标准委员会中，唯独工业现场总线标准能够有几十种之多。

在软件层面上，PLC同样在这么多年的发展过程中，逐步的形成了底层操作系统、专用Runtime内核和可视化编程软件的架构。但是各个厂家采取的方式和系统都大相径庭，给予到的用户侧的软件和硬件都自成一体。虽然在IEC的努力下，基于IEC61131的编程语言开始在各个品牌上成为标准，但是这些都是各个厂家为了适应通用性的需求而做的部分妥协。大品牌依旧是独有的操作系统和专用内核，而小一点的品牌采用通用的RTOS和通用的内核软件。例如常用RTOS有VxWorks、Linux、Windows Embedded，常用的IEC61131内核软件有KW multiprog（菲尼克斯），CoDeSys（3S）。

传统PLC的禁锢

PLC实质是嵌入式计算机系统，因此在整个系统中仍然保持传统嵌入式系统架构。PLC软件底层会安装一个基于不同平台的嵌入式操作系统。由于工业控制的需求，一般该嵌入式操作系统都需要有非常强的实时性要求。在该操作系统上，会加载一个专属的PLC内核用于支持执行基于IEC61131的运行环境、管理各个任务的调度和运行、优先级的判断确保执行的实时性和各个任务之间的内存管理和数据交互。而在PC上提供的开发编程环境是给用户采用标准IEC61131的语言进行程序开发，然后通过专属的编译器进行编译下载到PLC。因此经典的PLC软件中最为重要的PLC内核要完成IEC任务的运行、任务执行的确定性和过程数据管理，一般该内核都是不开放的。这种方式能够确保系统运行的安全可靠、具有很高的确定性和实时性，但是客户在整个架构中无法构建某些任务直接调用操作系统底层接口，也无法采用全新的PC端的编程开发环境用于编程。这也是为什么一个品牌的PLC就需要一套软件的原因。有时候即使是一个品牌，不同的平台也会具有不同的编程软件，这都是取决于PLC软件架构。

为了确保PLC任务的实时性和可靠性，专属的内核运行环境就像一个黑盒一样禁锢在PLC的机壳中，人们只能采用厂家提供的专属上位机开发软件和IEC61131的语言进行编程开发。在这信息化和网络化的时代，更多的开发语言和开源资源要求作为工业控制的核心器件，能够具有更高的开放性，并快速的融入信息化的框架之中。这种强烈的意愿和趋势，也迫使某些大的品牌在进行试探性的改变。然而他们在进行着什么样的尝试？各个新的软件框架是否真正同时满足IT和OT的需求？尽情期待下期分解。

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