1 突破傳統(tǒng)PLC硬件限制

　　Virtual PLCnext Control不僅是一款虛擬PLC，更代表 了控制技術(shù)的未來(lái)。在過(guò)去PLC一直被視為硬件和軟件緊 密耦合的系統(tǒng)，限制了其靈活性和可擴(kuò)展性。然而Virtual PLCnext Control徹底改變了這一局面。基于菲尼克斯電氣先 進(jìn)的PLCnext Technology，這款創(chuàng)新產(chǎn)品完全突破了傳統(tǒng) PLC的硬件限制，將控制功能完全虛擬化。它可以靈活地部 署在各種硬件平臺(tái)上，包括工業(yè)PC、邊緣設(shè)備和Linux服務(wù) 器，為工業(yè)自動(dòng)化帶來(lái)前所未有的靈活性和效率。

　　2 系統(tǒng)架構(gòu)

　　Virtual PLCnext Control源于PLCnext Technology， PLCnext Technology是一個(gè)具備靈活性和開(kāi)放性的系統(tǒng)架 構(gòu)，具有一機(jī)多控、靈活切換、快速移植與集成、降低硬件 成本、遠(yuǎn)程管理和控制、多語(yǔ)言編程平臺(tái)、可拓展平臺(tái)框架 等技術(shù)特點(diǎn)，代表了工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中IT(信息技術(shù))與OT (運(yùn)營(yíng)技術(shù))融合的新趨勢(shì)，其核心優(yōu)勢(shì)在于為用戶開(kāi)放了 廣闊的自定義開(kāi)發(fā)空間，使得產(chǎn)品不僅能夠滿足當(dāng)前的工業(yè) 需求，更能適應(yīng)未來(lái)技術(shù)的快速發(fā)展。

圖 1 PLCnext Technology 系統(tǒng)架構(gòu)

　　如圖1所示，PLCnext Technology的設(shè)計(jì)理念在于提供 一個(gè)高度靈活和開(kāi)放的系統(tǒng)架構(gòu)，它允許用戶在多個(gè)層面上 進(jìn)行自定義開(kāi)發(fā)，這種開(kāi)放性使得用戶能夠根據(jù)自己的特定 需求，開(kāi)發(fā)和集成定制化的解決方案，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的生 產(chǎn)流程和業(yè)務(wù)邏輯。

圖 2 一機(jī)多控

　　Virtual PLCnext Control的系統(tǒng)架構(gòu)則主要基于軟件容器化 或虛擬機(jī)化技術(shù)，提供了一種靈活、可擴(kuò)展并且成本效益高的 工業(yè)自動(dòng)化解決方案，如圖2所示，容器化方案通過(guò)輕量級(jí)容 器部署PLC應(yīng)用，以其輕量級(jí)和快速部署的特點(diǎn)受到青睞：虛 擬機(jī)化方案則在完整的虛擬環(huán)境中運(yùn)行，因其強(qiáng)大的隔離性和 成熟的管理工具而受到重視。兩種方案都為虛擬化PLC提供了 高度的靈活性和可定制性，允許企業(yè)根據(jù)具體的業(yè)務(wù)需求和技 術(shù)棧選擇最合適的部署方式，均支持快速部署、易于管理和高 效運(yùn)行，滿足現(xiàn)代工業(yè)環(huán)境對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的復(fù)雜需求。

圖 3 同一硬件上可運(yùn)行多個(gè)容器實(shí)例

　　3 容器化方案

　　Virtual PLCnext Control via Container方案通過(guò)容器化 的部署方式，可以利用宿主機(jī)提供的物理資源和內(nèi)核配置， 將Virtual PLCnext Control以軟件的形式在Linux操作系統(tǒng)上 運(yùn)行。它的優(yōu)勢(shì)如下：

　　· 輕量級(jí)和快速啟動(dòng)，容器共享宿主機(jī)的內(nèi)核，啟動(dòng)速 度快，資源消耗少;

　　· 部署靈活性，容器可以快速部署到任何支持容器運(yùn)行 的環(huán)境中;

　　· 版本控制和回滾，容器支持快速迭代和版本控制，便 于回滾至穩(wěn)定版本;

　　·環(huán)境一致性，確保開(kāi)發(fā)、測(cè)試和生產(chǎn)環(huán)境之間的一致性;

　　· 資源利用率高，同一硬件上可運(yùn)行多個(gè)容器實(shí)例，提 高資源利用率。

圖 4 可在同一個(gè)物理服務(wù)器上運(yùn)行不同操作系統(tǒng)的虛擬機(jī)

　　4 虛擬機(jī)化方案

　　Virtual PLCnext Control via Hypervisor方案通過(guò) 虛擬機(jī)化的部署方式，可利用宿主機(jī)提供的物理資源根 據(jù)Hypervisor分配的虛擬資源對(duì)不同的Virtual PLCnext Control設(shè)備進(jìn)行配置，將Virtual PLCnext Control以系統(tǒng)的 形式在Hypervisor上運(yùn)行。它的優(yōu)勢(shì)如下：

　　· 強(qiáng)大的隔離性，每個(gè)虛擬機(jī)都有獨(dú)立的操作系統(tǒng)和硬 件環(huán)境，提供更強(qiáng)的隔離;

　　· 廣泛的硬件支持，可以運(yùn)行在各種硬件平臺(tái)上，包括 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心環(huán)境;

　　· 成熟的管理工具，管理工具成熟，易于監(jiān)控和管理虛 擬機(jī)的生命周期;

　　· 靈活的網(wǎng)絡(luò)配置，支持復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)配置，如虛擬局域 網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)策略;

　　· 操作系統(tǒng)多樣性，可在同一個(gè)物理服務(wù)器上運(yùn)行不同 操作系統(tǒng)的虛擬機(jī)。

　　5 應(yīng)用場(chǎng)景

　　Virtual PLCnext Control的卓越靈活性和強(qiáng)大功能使其 在各種工業(yè)應(yīng)用中展現(xiàn)出無(wú)限可能。從傳統(tǒng)制造業(yè)到新興智 能工廠，這款創(chuàng)新產(chǎn)品都能找到其獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值。以下是 幾個(gè)典型的應(yīng)用場(chǎng)景，展示了Virtual PLCnext Control如何 在不同環(huán)境中發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。

　　(1)大型復(fù)雜自動(dòng)化系統(tǒng)

　　在大型制造企業(yè)中，生產(chǎn)系統(tǒng)往往復(fù)雜而龐大。Virtual PLCnext Control通過(guò)其強(qiáng)大的虛擬化能力，可以在單一的高 性能服務(wù)器上集中控制多條生產(chǎn)線。這種集中式的控制方式 不僅簡(jiǎn)化了系統(tǒng)架構(gòu)，還大大降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度。管理人 員可以通過(guò)統(tǒng)一的界面監(jiān)控和控制整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，提高生產(chǎn) 效率和管理效率。

　　(2)柔性生產(chǎn)線

　　在快速變化的市場(chǎng)環(huán)境中，生產(chǎn)系統(tǒng)的靈活性至關(guān)重 要。Virtual PLCnext Control的軟件定義特性使生產(chǎn)線可以 快速適應(yīng)產(chǎn)品變更，實(shí)現(xiàn)小批量多品種生產(chǎn)。通過(guò)簡(jiǎn)單的軟 件配置，就可以動(dòng)態(tài)調(diào)整控制策略，無(wú)需更換硬件或進(jìn)行復(fù) 雜的重新編程。這種高度的靈活性使企業(yè)能夠更快速響應(yīng)市 場(chǎng)需求，提高競(jìng)爭(zhēng)力。

　　(3)邊緣計(jì)算應(yīng)用

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，邊緣計(jì)算愈發(fā)重要。 Virtual PLCnext Control可以部署在邊緣設(shè)備上，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)處理 和分析數(shù)據(jù)減少向云端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，顯著提高系統(tǒng)響應(yīng)速 度。例如在預(yù)測(cè)性維護(hù)應(yīng)用中，Virtual PLCnext Control可 以直接在現(xiàn)場(chǎng)分析設(shè)備數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，避免設(shè)備 故障導(dǎo)致的停機(jī)。

　　(4)智能工廠和數(shù)字化轉(zhuǎn)型項(xiàng)目

　　對(duì)于正在進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型的企業(yè)， Virtual PLCnext Control提供了理想的解決方案。它可以無(wú)縫集成MES、ERP 等企業(yè)級(jí)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)從車(chē)間到管理層的端到端數(shù)據(jù)流。這種 深度集成不僅提高了生產(chǎn)透明度，還為管理決策提供了實(shí)時(shí)、 準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，助力企業(yè)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能制造。

　　(5)遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)

　　在全球化的今天，遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)能力變得越來(lái)越重要 Virtual PLCnext Control支持遠(yuǎn)程訪問(wèn)和軟件更新，使得工 程師可以從世界任何地方對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控、診斷和維護(hù)。這 不僅減少了現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的需求，還大大降低了運(yùn)維成本。特別是 在些偏遠(yuǎn)或危險(xiǎn)的環(huán)境中，這種遠(yuǎn)程能力更是顯得尤為寶貴。