下一代工业控制器：选型、部署与未来趋势分析
基础工业控制器虽仍被广泛应用，但在许多现代应用场景中，先进的编程能力、互联互通能力以及模块化设计正在重新定义自动化控制的决策方式。
Mat Dirjish 指出，当前工业控制器在处理能力、通信能力和可扩展性方面相较于早期产品已有了显著提升，并能灵活适应多样化应用需求。PLC（可编程逻辑控制器）、PAC（可编程自动化控制器）和IPC（工业计算机控制器）等主流控制器类型，均具备高度可配置性。
随着机器人和人工智能等技术在制造领域日益普及，企业在部署控制器时需要考虑的因素也随之增加。如何准确识别核心需求，并有效应对现有系统中部署新控制器时的挑战，成为制造企业必须面对的课题。
选型时需关注的核心要素
制造商在为特定生产场景挑选控制器时，应综合评估多个关键参数。西门子美国Simatic控制器产品经理Luis Narvaez表示，以下几个方面值得重点关注：
- 控制器是安装在防护等级为IP20的机柜内，还是需要具备IP67或IP68等级的防尘防水能力？
- 应用规模属于小型（不超过50个I/O点）、中型（不超过100个I/O点）还是大型（超过100个I/O点）？
- 将采用哪种编程语言（如IEC 61131-3标准语言，或C++等高级语言）？
- 是否需要运动控制功能？具体要求包括基础定位与速度控制、增强型控制，或高级运动控制。
- 是否更倾向于硬件自动化还是基于软件的自动化方案？可选方案涵盖传统硬件自动化、混合型硬件与高级编程结合、集成驱动的PLC、基于PC的软件PLC，以及基于虚拟化技术的解决方案。
Actemium北美工业与IT业务开发总监Wilfred Misener强调，制造商应从现有系统出发，全面评估装置状态、流程需求和性能指标，以明确自身需求。验证性能、连接能力、I/O容量、编程语言选择、可扩展性与系统可靠性，同时不可忽视安全性问题。
可扩展性是选型中的核心考量之一。罗克韦尔自动化产品组合经理Liz Bahl Prosak建议，企业应选择能够随着生产规模增长而升级的控制器，以避免大规模改造的麻烦。模块化硬件设计、灵活编程接口、兼容各种系统的集成能力、可扩展通信协议和定期软件更新，均有助于提高控制器的适应性。
集成性同样不可忽视。控制器必须能与现有系统良好兼容，并支持与各类设备和软件的无缝集成。此外，可靠性和技术支持也至关重要。具备良好支持体系的可靠控制器有助于减少停机风险，保障系统稳定运行。
部署新控制器所面临的挑战
在现有生产系统中引入新型控制器时，哪些问题容易被忽视？AutomationDirect产品工程师Alex Maercz指出，设备的易用性至关重要。选择附带免费且易于获取软件的控制器，有助于提升系统的连续运行效率。平台若能提供丰富的在线文档、培训资料和视频教程，则有助于培训更多维护和工程师人员，从而提升操作效率。
图1：集成能力是选型过程中的关键考量，控制器必须与现有系统兼容，并能无缝接入各类设备和软件。本文图片由西门子提供。
部分控制器在与旧系统对接时，需要额外配置硬件和软件并产生额外费用。而一些先进控制器则提供开箱即用的连接选项，有助于简化部署流程。
Avanceon运营经理Michael Fazzini表示，尽管挑战不少，但投入足够时间在设计与测试文档上，往往能带来更理想的结果。在初期设计阶段纳入相关专家，有助于减少实施过程中的变更需求。同时制定明确的编程标准，并在开发过程中确保其执行，将为后续维护与功能扩展提供便利。
对于未被充分解决的问题，Luis Narvaez总结如下：
- 新控制器与旧系统之间的兼容性问题可能复杂且难以预测。
- 前期投资可能较高，但不采取行动的代价可能更为严重，例如维护成本上升、备件短缺、安全漏洞及劳动力技能脱节等。
- 员工可能因对新技术的陌生而产生抵触情绪。
- 随着系统连接性增强，网络安全风险也随之上升。采用最新安全技术有助于降低攻击风险。
- 新控制器可能带来更高的能耗和电子废弃物问题。
网络安全与系统可靠性
鉴于网络安全形势日益严峻，Actemium公司提出以下工业控制器安全防护措施：
图2：机器人技术的发展正推动控制器技术的持续创新。统一的编程和控制方式已成为行业需求。
- 尽可能将控制系统与互联网和企业网络隔离，仅限授权人员和设备访问。
- 采用加密协议，如OPC UA、MQTT和HTTPS。
- 保持软件更新和漏洞修复。
- 部署入侵检测与防御机制。
- 建立系统备份与冗余机制。
- 实施密码管理、双因素认证及定期安全审查。
- 遵循IEC 62443、NIST 800-82和ISO 27001等行业标准，并确保硬件设计安全。
“沙盒”隔离虽然被视为网络安全的最高标准，但由于远程连接和数据访问的需求上升，完全隔离已难以实现。Alex Maercz建议，使用支持现代加密标准的控制器，并通过精细配置通信端口以实现内外网分离。同时，所有非必要服务和端口应默认关闭，以减少攻击面。
工业控制器未来的发展趋势
Luis Narvaez认为，未来工业控制器将更紧密地融合AI技术，从传统的工业计算平台逐步向PLC端迁移。边缘计算的引入也将提升数据处理效率，同时减少对硬件的依赖，推动虚拟控制器等新型架构的发展。
机器人技术的进步正在加速控制器技术的演进。由于制造企业常需集成不同供应商的机器人系统，统一的编程与控制平台成为迫切需求。
Alex Maercz指出，工业控制器对物联网协议（如OPC UA和MQTT）的支持正日益增强，这使得控制器成为黑客攻击的潜在目标。用户必须确保所选控制器平台具备必要的安全功能，并合理配置。
Wilfred Misener补充，AI与先进机器人在风险缓解方面的应用将是关键趋势。此外，工业物联网（IIoT）在实时数据采集与分析方面的应用，以及边缘与云计算的融合，也将塑造未来控制器的发展方向。
在控制器类型和功能日益丰富的背景下，企业面临的选择复杂度不断提高。具备自动代码生成能力的控制器，有望为企业带来更高的效率与价值。