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一種基于云的軟PLC系統(tǒng)架構(gòu)研究

2021年電子技術(shù)應(yīng)用第4期

陳海1，2

1.中電智能科技有限公司，北京102209；2.華北計算機(jī)系統(tǒng)工程研究所，北京100083

摘要： 在工業(yè)自動化領(lǐng)域，工廠的控制常由可編程邏輯控制器(PLC)執(zhí)行。隨著自動化應(yīng)用越來越小型化、柔性化，在這些領(lǐng)域使用、設(shè)計并維護(hù)一個完整的、基于硬件的PLC是不經(jīng)濟(jì)的，基于云的軟PLC可以成為控制即服務(wù)的解決方案。介紹了一種基于云的多實例、可擴(kuò)展的軟PLC系統(tǒng)架構(gòu)，并基于該模式評估了系統(tǒng)的實時性和可擴(kuò)展性。最后，對未來工業(yè)應(yīng)用中基于云的控制現(xiàn)場場景提出了展望。

關(guān)鍵詞： 工業(yè)控制云軟PLC

中圖分類號： TP23
文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200451
中文引用格式： 陳海. 一種基于云的軟PLC系統(tǒng)架構(gòu)研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2021，47(4)：97-100，111.
英文引用格式： Chen Hai. Research on a soft PLC system architecture based on industrial cloud[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(4)：97-100，111.

Research on a soft PLC system architecture based on industrial cloud

Chen Hai1，2

1.Intelligence Technology of CEC Co.，Ltd.，Beijing 102209，China； 2.National Computer System Engineering Research Institute of China，Beijing 100083，China

Abstract： In the field of industrial automation, factory control is often performed by Pro-grammable Logic Controller(PLC).With the application of automation becoming more and more miniaturized and flexible, it is uneconomical to use, design and maintain a full hardware-based PLC in these fields. The software PLC based on industrial cloud can become a Control-as-a-Service solution. This paper introduces a multi-instance and scalable soft-PLC system architecture based on industrial cloud.Furthermore,the real-time and scalability of the architecture based on industrial cloud are evaluated. Finally, an outlook to the prospect of cloud-based control scene in future industrial applications is given.

Key words : industrial control；cloud；soft PLC

0 引言

近幾年，云計算在越來越多的領(lǐng)域成為了核心技術(shù)^[1-2]。云計算具備一些很重要的特性，如按需部署、動態(tài)可擴(kuò)展、靈活性高、可靠性高、性價比高等。這些特性引起了工業(yè)自動化領(lǐng)域的關(guān)注，以研究新型云應(yīng)用在自動化中的適用性。隨著工業(yè)4.0和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，云將成為工業(yè)系統(tǒng)中主要的基礎(chǔ)設(shè)施、服務(wù)和算法都將在云端分布式執(zhí)行。軟PLC是該系統(tǒng)下的一種應(yīng)用，可以在云端采集傳感器數(shù)據(jù)并對工廠進(jìn)行控制。但是，連接到云系統(tǒng)的軟PLC不能保證系統(tǒng)的硬實時性，因此基于云的軟PLC不適合運(yùn)行有硬實時性要求的關(guān)鍵控制程序。

然而，基于云的軟PLC有以下優(yōu)點：

(1)軟PLC比硬件PLC更容易部署和改進(jìn)，可以作為系統(tǒng)開發(fā)與調(diào)試期間的一種控制手段；

(2)軟PLC的冗余成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于硬件PLC系統(tǒng)，可以大大節(jié)約系統(tǒng)建設(shè)成本；

(3)基于云的軟PLC價格低廉、易于擴(kuò)展，可以迅速在一些新興領(lǐng)域取得突破效果，如工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0及物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用。

為了能夠在這些場景下進(jìn)行應(yīng)用，需要對基于云的軟PLC系統(tǒng)進(jìn)行深入研究。本文提出了一種多實例可擴(kuò)展的軟PLC系統(tǒng)架構(gòu)，分析了在云環(huán)境下部署和執(zhí)行軟PLC的可行性，并對實時性、可靠性等關(guān)鍵性指標(biāo)進(jìn)行了評估，闡述了基于云的控制系統(tǒng)可能的現(xiàn)實場景。

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作者信息:

陳海1，2

(1.中電智能科技有限公司，北京102209；2.華北計算機(jī)系統(tǒng)工程研究所，北京100083)

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