PLC软件如何适应智能制造的要求
可编程控制器作为一类重要的工业控制器装置，之所以能够在长达数十年的工控市场上长盛不衰，本质上的原因必须从其内部去发掘。其中，软件与硬件发展的相辅相成、相得益彰应该是重要原因。
IEC61131-3推动PLC在软件方面的进步，体现在：
(1)编程的标准化，促进了工控编程从语言到工具性平台的开放，同时为工控程序在不同硬件平台间的移植创造了前提条件。
(2)为控制系统创立统一的工程应用软环境打下坚实基础。从应用工程程序设计的管理控制工程网版权所有，到提供逻辑和顺序控制、过程控制、批量控制、运动控制、传动、人机界面等统一的设计平台，以至于将调试、投运和投产后的维护等，统统纳入统一的工程平台。
(3)应用程序的自动生成工具和仿真工具。
(4)为适应工业4.0 和智能制造的软件需求，IEC61131-3的第3版将面向用户的编程OOP纳入标准。
之前已开发了许多为PLC控制系统工程设计、编程和运行，以及管理的工具性软件。其中包括控制电路设计软件包、接线设计软件、PLC编程软件包、人机界面和SCADA软件包、程序调试仿真软件以及自动化维护软件等等。尽管这些软件都是为具体的工程服务的，但即使在对同一对象进行控制设计和监控，它们却都互不关联。不同的控制需求(如逻辑和顺序控制、运动控制、过程控制等)要用不同的开发软件，在不同的工作阶段(如编程组态、仿真调试、维护管理等)又要用不同的软件。而且往往在使用不同的软件时必需自行定义标签变量(Tags)，而定义变量的规则又往往各取其便，导致对同一物理对象的相同控制变量不能做到统一的、一致的命名。
缺乏公用的数据库和统一的变量命名规则，造成在使用不同软件时不得不进行繁琐的变量转换，重复劳动导致人力资源成本高、效率低下。
工控编程语言是一类专用的计算机语言，建立在对控制功能和要求的描述和表达的基础上。作为实现控制功能的语言工具，工控编程语言不可能是一成不变的。其进步必然受到计算机软件技术和编程语言的发展，以及它所服务的控制工程在描述和表达控制要求和功能的方法的影响。
但是不论其如何发展和变化，这些年来的事实表明，它总是在IEC 61131-3标准的基础和框架上展开的。这就告诉我们，IEC61131-3不仅仅是工控编程语言的规范，也是编程系统实现架构的基础和参照。
长期以来PLCopen国际组织注重与许多国际标准化组织和基金会(如ISA、OPC基金会等)合作，开发了基础性的规范。图2对此形象地做了诠释。这些工作都为智能制造和工业4.0的应用和发展做了很多先导性的探索和准备，从而打下了坚实的基础。
多年来PLCopen一直坚持与开放标准化组织合作建立一种开放标准的生态系统。譬如与OPC基金会合作开发的：IEC61131-3的信息模型(2010年5月发布)，IEC 61131-3 的OPC UA Client FB客户端功能块(2015年3月发布)，IEC 61131-3的OPC UA Server FB服务端功能块(2015年3月发布)。已经成功地应用于包装行业建立PackML系列规范，大大简化了包装机械与上位生产管理系统的通信。
这些标准拓展了如今广泛运用于计算技术行业的SOA面向服务的架构的应用范围，同时也推进了一度落后于计算技术和软件的自动化系统技术，快速跟上IT技术的进展。
PLC是智能制造和工业物联网的先行官
实现工业4.0、智慧工厂和智能制造，必须建立在一类包括实时控制和及时监控在内的、强有力的联网技术和规范的基础上。这类联网技术和规范可以在一定程度上继承原有的联网技术和规范，但更重要的是一定要突破原有技术和规范的局限，以及明显不能满足实现工业4.0、智慧工厂和智能制造的多层递阶的架构和按功能分层进行通信的思维。这就是说，除了对时间有严酷要求的实时控制和对安全有严酷要求的功能安全仍然保留在工厂层而外，所有的制造功能都将按产品、生产制造和经营管理这三个维度做到通信扁平化，实现信息虚拟化，从而构成全链接和全集成的智能制造生态系统。
在智能制造系统中，PLC不仅仅是机械装备和生产线的控制器，而且还是制造信息的采集器和转发器。从这个意义上讲，只有PLC具有面向服务架构(SOA)的功能，才有可能完成这些重要任务。譬如PLC调用视觉系统的摄像头所摄制的图像服务，或者PLC调用某个RFID读取器的服务，都需要视觉系统或RFID读取器直接与PLC通信，或者当PLC要传送大数据应用的数据给云端。
目前，在MES级与PLC的数据交换通常是通过一个耗时的握手过程。例如MES系统发出一个信号要向PLC传送一个配方数据，等待PLC确认信号返回;接着MES系统向PLC传送该配方数据，当PLC接收到这一组数据后向MES发出接收确认信号。如果PLC同时具有OPC UA的服务端功能和客户端的功能，这种PLC就是一种面向服务架构的PLC(也可简称为SOA-PLC)。这时MES系统向PLC传送一个配方数据就是执行一次通信服务，这次服务的输入参数是配方，输出数据是PLC的确认信号，再也不需要MES系统和PLC之间的多次握手过程。实际上就是OPC UA远程调用了PLC的功能块，大大缩短了MES与PLC之间通信来往过程，提高了生产调度安排的效率。同时显著减少了工程成本，极大地加强了工厂层与上位执行调度和管理层的数据通信能力。
