经过数十年对制造业的支持，可编程逻辑控制器 (PLC) 系统似乎已难以满足现代需求。这些传统平台的设计初衷并非为了应用分析、人工智能，甚至跨多个设施的基本连接。其局限性不在于可靠性，因为传统 PLC 在基本控制功能方面仍然有效，而在于其僵化性。通过将制造商锁定在专有生态系统中，PLC 阻碍了现代化和可扩展性。设想这样一种情况：一家公司需要更新十个生产基地的控制软件。按照目前的模式，这需要派遣工程师前往每个基地进行单独安装，导致生产线停工，并且只能依靠手动配置来确保万无一失。即使是经验丰富的团队，设置上的细微差别也会导致不同基地之间的差异，随着时间的推移，这些差异会不断累积。现在想象一下，如果基地数量从十个扩展到数百甚至数千个：手动更新很快就会变得复杂、容易出错，而且几乎不可能进行一致的管理。扩张带来了更大的挑战。新建工厂或提升产能需要应对不同供应商的硬件要求，为各种平台重新开发控制逻辑，并管理日益复杂的互不兼容系统网络。因此，扩张非但没有带来规模经济效益，反而增加了管理开销。解决方案在于采用支持现代应用工作负载（例如容器化软PLC）的中央边缘管理方案。这种方法将硬件与软件解耦，并实现对分布式操作的统一控制。为什么当前的方法不足传统的工业控制架构存在几个关键局限性。首先，它将控制应用程序直接绑定到特定的硬件，使得更新、迁移和扩展变得异常复杂。当PLC达到使用寿命终点时，企业往往面临着艰难的选择：要么投入巨资进行硬件升级，要么继续维护日益过时的系统。这些平台的专有性也造成了额外的摩擦。不同的供应商使用不兼容的编程环境、通信协议和许可模式。这种碎片化意味着在一个系统上积累的专业知识不一定能转移到另一个系统，而且集成不同品牌的设备需要定制开发。此外，跨多个站点管理单个PLC需要对每次更改进行人工干预，这会造成瓶颈，减缓创新速度并增加运营成本。企业最终发现，他们使用的控制系统阻碍了现代制造业所需的连接性和适应性。工业运营将受益于能够在任何平台上执行的控制逻辑、可在分布式站点上运行的管理工具以及旨在同时支持多个应用程序的系统。核心工程问题及潜在解决方案取消手动配置限制手动配置会影响分布式运营的方方面面。当需要更新控制逻辑时，工程团队必须前往各个站点，逐一实施更改并验证其功能是否正常。即使是跨多个设施的微小更新，这个过程也可能持续数周。此外，手动操作本身就会在不同站点之间引入差异，导致运行行为出现偏差，从而可能影响产品质量和效率。故障排除尤其具有挑战性，因为即使控制逻辑看似相同，每个站点的运行方式也可能不同。另一个重要的考虑因素是回滚程序。如果更新导致出现问题，解决这些问题可能需要进一步的现场访问，从而导致更长的停机时间和更高的成本。对中断的担忧常常阻碍企业实施有益的更新，迫使他们继续依赖过时的控制系统。容器化软PLC改变了这种局面，它允许将打包成容器的控制应用程序从单个集中位置同时部署到多个站点。在开发环境中运行的同一个容器在生产环境中也能完全运行，从而消除了站点间的配置差异。此外，更新从硬件安装项目转变为软件部署，从而将部署时间从数周缩短到数小时，并提高了运营的一致性。评估供应商锁定限制专有控制系统会造成长期的战略问题，其影响远不止于眼前的技术挑战。企业可能会发现自己被困在供应商生态系统中，这些供应商会左右硬件选择、软件许可成本和集成方式。这种依赖性削弱了企业的谈判地位，并迫使它们必须遵循供应商规定的更新和支持时间表。将专有PLC连接到分析平台、云服务或人工智能系统通常需要成本高昂的中间件和定制开发，每次集成都会引入更大的复杂性和潜在的故障点。此外，工程师的平台特定技能难以转移，这造成了人员配备方面的限制，并限制了采用新技术的灵活性。与硬件无关的软PLC通过在最佳工业计算平台上运行来应对这些挑战。由于其应用程序可跨多个硬件供应商移植，因此有助于提高采购竞争力并减少强制升级的需求。开放式开发环境利用了用户熟悉的编程语言和工具，从而更容易找到合格的人才，并实现与现代软件生态系统的无缝集成。OnLogic 的 CL210 边缘计算机安装在控制柜中，用于工业网络保护。图片由 OnLogic 提供。应对集成方面的挑战在现代制造环境中，信息技术和运营技术的融合仍然是最棘手的问题之一。例如，Modbus、EtherCAT 和 PROFINET 等通信协议与业务网络的运行方式不同，需要在每个集成点进行转换。这些转换需要特殊的网关和定制编程，从而增加了复杂性并可能导致故障。此外，生产系统需要保持持续可用性，这可能与涉及定期系统更新和补丁的IT安全实践相冲突。这种不兼容性迫使企业运行孤立的制造网络，切断了分析所需的数据访问，并可能造成安全漏洞。工业设备往往会持续产生大量实时信息，而这些信息可能与标准业务数据库结构不符。如此庞大的数据量和高频次更新可能会使原本设计用于处理每秒数千次更新的标准IT基础设施不堪重负。因此，企业通常不得不构建需要持续维护的定制数据转换系统，这限制了其分析能力。边缘计算平台通过原生支持工业和IT协议来解决上述集成问题。这些系统可以使用既定的工业标准直接与制造设备通信，同时兼容现代制造应用所需的基于Web的API。这种双重功能避免了许多导致问题的自定义转换层，并为IT团队提供了所需的安全控制和管理工具。解决可扩展性瓶颈从宏观层面来看，当前的扩展方式往往会导致管理复杂性呈指数级增长。每个新站点都需要单独采购硬件、进行定制配置和维护，而这些工作无法从其他站点的现有工作中获益。运营成本的增长速度远超产能，从而降低了扩张带来的效率提升。资源利用率是可扩展性面临的另一大挑战。专用PLC的利用率通常较低，但标准架构不允许在各种控制功能之间共享计算资源。这会导致硬件过度配置，以及可用处理能力的低效利用。跨多个时区或区域管理控制系统需要大量的差旅或本地技术人员。另一方面，软件定义控制系统通过将应用程序视为模块化软件而非硬件绑定系统，提高了扩展经济性。只需安装标准计算硬件并下载相应的应用程序容器，即可部署新站点。边缘编排平台还提供集中式管理，同时保持本地自治，使企业能够在不增加管理开销的情况下扩展业务。克服PLC的局限性OnLogic 正在利用专为分布式边缘应用而设计的工业计算硬件，克服 PLC 的局限性。他们的系统提供运行多个容器化应用所需的强大处理能力和连接性，同时保持制造环境所需的环境弹性。这些平台既支持传统工业协议，也支持现代网络标准，从而简化了集成难题。Avassa 的边缘编排软件进一步完善了这一硬件基础，将云原生应用管理引入工业环境。它支持分布式应用的集中部署和管理，并保持工业运营所需的本地自主性。这些技术的结合使工程团队能够从一个中心位置管理数百个分布式控制应用。Avassa 提供自动化、高效的容器部署和版本控制功能，以及监控应用程序运行状况的能力。图片由 Avassa 提供。最终，OnLogic+Avassa 实现了工业控制从以硬件为中心向以软件为中心的转变。这种方法使制造商能够在几分钟内（而非几周）完成整个运营流程的控制逻辑变更，更有效地与分析和人工智能系统集成，并在不成比例增加管理复杂性的情况下实现规模化扩展。想了解更多关于软PLC如何实现现代自动化的信息吗？请访问OnLogic网站，阅读关于软PLC、边缘计算和容器的完整白皮书，深入了解如何构建未来具有弹性、高性能的工业自动化系统。
