怅然|探讨 | 王德吉：工厂边缘智能化是实现智能的关键所在智能制造是基于新一代信息技术

智能制造是基于新一代信息技术，贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节，具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。具有以智能工厂为载体，以关键制造环节智能化为核心，以端到端数据流为基础、以网络互连为支撑等特性，可有效缩短产品研制周期、降低运营成本、提高生产效率、提升产品质量、降低资源能源消耗。智能制造系统是智能制造模式展现的载体，也是信息技术与控制技术集成应用的环境，其核心是大规模信息处理、识别、分析、决策等工业控制技术的研发和应用，因此工业控制系统是智能制造系统里自动化和信息化的基础，其中可编程逻辑控制器（PLC）又是工业控制系统广泛应用的核心部件。随着互联网和信息技术的发展，智能制造应用的全面推进， PLC作为传统的自动化的关键设备也必将得到更加广泛的应用，新技术的不断出现将使PLC向智能化、网络化的方向发展。智能制造时代， PLC产品面临着全新的机遇和挑战。
中国烟草总公司职工进修学院研究员王德吉
控制系统是制造企业制造过程中的神经中心、操作中心和安全屏障。它实现了监视、控制和优化整个过程流程和产品质量的功能，是确保重大工程和重大装备安全可靠和高效优化运行的不可或缺的关键通用硬软件平台与系统。随着控制系统技术的不断改进和发展，其在工业控制领域的应用日益成熟。然而，随着智能制造时代的到来， IT与OT的集成发展已成为大势所趋。作为智能制造的基础层和自动化控制层的核心，控制系统不可避免地面临新的挑战。智能制造基于数据，因此有必要获得完整且相互关联的全局数据，以更好地协调整个生产过程。控制系统是整个智能制造架构中硬功能的核心链接。它需要具有更强大的数据采集、存储、计算和分析功能，以更好地支持上层智能软件的开发。具体说来， PLC面临以下挑战：
高性能控制智能制造环境需要PLC以比以往更快的速度来处理指令、服务中断并支持集成的HMI 。这需要处理器具有更高的MIPS和多个内核，这必将导致高昂的成本和功耗。
互连接性不同机器之间的M2M连接性要求在单个PLC系统中支持多种工业以太网协议，而企业连接性则需要对应用程序互连接性框架（如OPC-UA）的支持。
安全的通信工厂网络外部连接到企业的PLC容易受到网络攻击，这使安全成为主要问题。
跨平台的互连接性选择错误的处理器可能会导致代价高昂的错误，因为不同系统之间的功能互连接性要求使用在非专有处理器内核上运行的标准化操作系统。
市场的多变性随着连接性和互连接性环境的不断发展，市场需求的更改变得更加频繁，这需要对软件和硬件设计进行更改。
此外，传统的挑战仍然存在，包括可伸缩性、功能安全性、更低的功耗、更小的面积。
总之，随着工业物联网的逐步实现，工厂边缘智能化是实现智能的关键所在。 PLC面临着大数据、高性能控制、互连接性、安全性、跨平台等挑战。通过片上系统（SoC）现场可编程门阵列（FPGA）设计的片上PLC能够应对这一挑战。片上PLC通过云实现工厂与企业之间的安全通信，支持工业生产商获取并使用工业过程数据，提高了效率，还支持海量定制，通过预测性维护降低了由于工厂停工带来的高成本。
【怅然|探讨 | 王德吉：工厂边缘智能化是实现智能的关键所在】摘自《自动化博览》2020年4月刊