当考虑控制器时，操作系统重要吗?

栏: Linux在自动化领域?还没那么多

传统上，可编程逻辑控制器(PLC)只是一个带有专有操作系统的黑盒子。25年前的plc基本上都是在后台运行的，大多数都必须在附带的键盘上进行编程，或者用一个手持设备，用专有的编程方法插入系统。如今，有更多的控制器选择，信息技术(IT)领域对开放系统的推动正在影响今天的可编程自动化控制器(pac)、基于pc的控制软件和嵌入式控制器。一些供应商将基于微软windows的产品作为一种优势来推广，而另一些供应商则淡化底层操作系统，只谈论功能。Linux开放系统和一些实时操作系统也有他们的支持者。有了这么多不同的观点，我们想知道:操作系统重要吗?

“一旦控制器进入用户手中，操作系统远不如控制器的可服务性重要;也就是说，人们可以很容易地钻到引子下面，修复一些东西或排除问题，”应用运动系统公司的系统集成商丹·瓦尔瑟说。“某些行业的客户通常更喜欢本地分销商提供的专用控制器，这种控制器不需要太多培训，可以更换部件、将备用CPU投入生产或排除逻辑问题。基于windows的开放架构产品，使用现成的部件和简单的软件许可系统，对于技术含量高的客户可能是一个极好的解决方案，但对于不太复杂的客户可能是死亡之吻。”

作为在包装行业从事了25年以上的系统集成商，Flexicell公司的斯蒂芬·特纳(Stephen Turner)看到了两种类型的用户思维:“一种是想通过使用我们推荐的产品来降低成本，另一种是愿意支付额外的费用来达到他们自己的标准。通常情况下，那些为他们的标准支付额外费用的是那些拥有更多资本资金的大公司。小公司希望享受自动化带来的好处，但又希望降低初始成本，以便尽可能缩短投资回报时间。”

作为一个系统集成商，Turner不认为操作系统对他的公司在设备方面的决策有太大影响。“如果客户想要不同于我们标准的产品，我们会尽力满足他们的任何需求，这就是罗克韦尔自动化的产品线。如果在将来，我们发现windows或Linux操作系统提供了更好的方法来标准化我们的编程，并且成本降低了，那么这可能是我们作为内部标准的一个可行选择。

Turner补充道:“展望未来，我可以预见到基于Windows或linux的机器控制可能会成为一个非常强大的工具。”“但目前，成本和效率是我们首要考虑的问题。”

控制器制造商Opto 22的业务开发总监Arun Sinha也认为，机器制造商和系统集成商(SI)的客户更关心的是控制器的稳定性和可靠性，而不是他们所选择的控制器的操作系统。“控制器的操作系统基本上是透明的，”他说。“机器制造商或SI正在使用开发/编程软件来设置和配置控制器的运行，他们和/或最终用户客户正在使用HMI(人机界面)软件来确定控制器的运行情况以及与之连接的设备的运行情况。”

Sinha说，在将控制器集成到现有的自动化环境中，或者在实现与其他系统或数据库的通信时，专有和非专有操作系统是重要的考虑因素。“但这是次要的担忧，”他补充道。“在大多数情况下，对于机器制造商来说，控制器的操作系统是一个他们不需要担心的问题，因为它已经到位，它是可靠的，他们不需要担心它。记住，这是一个嵌入在大型机器中的控制器，对于SI来说，它是大型自动化系统的一个组件。搞乱操作系统是所有人最不愿意做的事情。”

罗克韦尔自动化Logix产品经理Axel Rodriguez表示，他的客户更关心解决应用需求和降低直接和间接成本，而不是控制器中运行的系统。他说Rockwell致力于开放标准和技术，例如使用标准的未修改的以太网和Web服务器产品，并且“我们也致力于关闭系统的关键领域，这样客户就不必担心在其架构的核心集成不同的、未经测试的和寿命短的技术所带来的风险。”

罗德里格斯补充说，罗克韦尔自动化“可以从比现有操作系统开发解决方案更少的工作和成本中受益，但我们相信，我们的大多数客户的应用程序可以从精心规划和专门设计的工业控制系统中获得更多。”

这并不是说基于windows的控制器没有得到很好的规划，或者它们没有自己的位置。但是，当需要连接到企业系统时，或者需要熟悉Windows界面时，通常会使用Windows。但是，仍然需要有人来管理非专有操作系统的复杂性和快速变化，这个人通常是控制器供应商。因此，从用户或集成商的角度来看，操作系统是什么并不重要。

Stone Technologies的系统集成商Don Ulrich说:“我们的客户在控制器级别使用80%的专有系统，但控制器以上的一切都是基于MS(微软)的。“例如，我们并不关心西门子控制器的操作系统是什么——客户回到供应商那里。人们乐于拥有plc(尤其是大型系统)，乐于拥有GE、Schneider等，因为长期的可维护性是由它们来完成的。”

很明显，自动化系统有一种分层的方法，这意味着任何关于操作系统的讨论都取决于您谈论的是机器级别的嵌入式控制，还是应用程序级别的操作控制。HMI SCADA软件供应商Wonderware的产品营销总监Steve Garbrecht指出，在生产车间计算机层面的操作系统之争已经进行了很多年，“可以肯定地说，在很大程度上，微软今天占据了主导地位——尽管Linux也有支持者。”至于控制器，他说PLC供应商开始尽可能多地将传统的HMI SCADA和信息管理应用程序应用到他们的硬件中。“但是PLC程序员想要什么?更多的Windows应用程序，一个专有的盒子?还是说，更重要的是让控制器做它应该做的事情——提供100%准确、可用的控制?”

施耐德电气组织发展专家R.F. Jordan表示，大多数控制器供应商使用专有操作系统来优化其硬件的速度和效率，并在市场上区分产品。“一般来说，操作系统对程序员来说是透明的，他们可以看到位于操作系统之上的编程环境。这种环境(以及指令集——数据对象和函数)是至关重要的。

“机器制造商和系统集成商的主要障碍，”Jordan说，“是由于不兼容的编程环境，无法选择一流的产品。从一个控制器制造商转移到另一个制造商可能需要程序员的学习曲线，这将影响他们的竞争力。像PLCopen这样的组织在定义编程接口标准方面已经取得了巨大的进步。符合标准的控制器制造商之间有一定的可移植性。”Flexicell的Turner说，在过去的15到20年里，大多数plc已经转向在笔记本电脑或台式电脑的Windows环境下编程。然后，程序被编译并下载到PLC。能够复制和粘贴，以及Windows的其他功能，减少了编写大型程序所需的编程时间。这与阶梯逻辑一起，使编程变得更加容易。”

欧洲标准即将出台?

ControlFreek Inc.的集成商斯奈德(Adam Snyder)使用的大多数plc仍然有专有的编程软件，尽管它们都有windows风格的界面。他说:“软件是专有的，但跨平台的功能和布局仍然相似。”Snyder看到了来自欧洲的不同风格的编程，但是他说:“要实现美国以外使用的许多标准将需要很大的改变。放心吧，变化正在到来——特别是随着世界市场的增长，美国希望开始出口更多基于控制器的系统。”

优化技术公司的集成商Don Kiser说编程环境“仍然是从plc的角度设计的。如果你想对一个Allen-Bradley PLC编程，你需要使用Allen-Bradley的软件;西门子、欧姆龙等也是如此。而且他们的软件只能在Windows电脑上运行。

Kiser继续说道:“我所看到的唯一偏差便是Modicon。“他们选择公开他们的协议，并允许公众开发他们自己的工具。如果你搜索SCADA和Linux，你不会找到任何可以与艾伦-布拉德利PLC或西门子PLC对话的东西;不过，你会找到莫迪肯的。我没有看到太多的Linux控制器或操作系统，除非它是为一个非常专业的应用程序;99%的情况下，在引擎盖下会有一些微软操作系统的味道。

Viewpoint Systems的集成商James a . Campbell认为，“从现在大多数自动化系统都在使用实时操作系统这一事实可以清楚地看出，操作系统是系统设计的一个非常重要的方面。”他说，Viewpoint已经使用了Windows CE平台，“尽管这些设备并没有严格地运行实时操作系统，只是桌面Windows的精简版，但它们确实提供了比桌面Windows更可重复的性能。”

坎贝尔说，许多集成到他的系统中的设备都是独立的控制器，因此不受这些设备上运行的操作系统的影响。但是，他说:“重要的是要明白，pc可能只是运行实时操作系统的更明显的设备。仪器和控制器市场已经并将继续向嵌入式实时控制器发展。”

AIA Automation Inc.的集成商米歇尔·莱韦斯克(Michel A. Levesque)说，几乎所有与他合作的控制器(PLC或DCS)都使用某种类型的实时操作系统，比如QNX。“我们不会指定，也不会关注控制器使用的是什么操作系统。充其量也不过是无聊的好奇心罢了。”

底线

Kline Process Systems的集成商Eric J. Milus总结得最好:今天大多数控制器使用固件指令集操作，这通常是控制器供应商的属性，他说。供应商为控制器提供了一个编程接口，允许硬件oem、集成商和最终用户与控制器接口。这些编程接口通常位于运行Windows、Linux、Unix或其他操作系统的计算机上。各种其他软件可以在开放的操作系统平台上运行，可以配置为与工厂地面控制器(包括SCADA、MES、批处理、SPC等)接口。

“操作系统通常不是产品选择的决定因素，”克莱恩说。“它更注重特性和功能(当然，还有价格)。五到十年前，我们看到(厂商)在兜售操作系统兼容性。如今，大多数软件都支持主要的操作系统兼容性，所以操作系统的作用很小。”

来源:控制工程产品研究:plc, 2008年9月
梯形图	91％
功能块	52%
结构化文本	23%
C编程	17％
顺序功能图	17％
流程图	16%
专有软件	15%
指令表	15%

作者信息

蕾妮·罗宾斯是控制工程。Barbara Axelson补充报道。

Linux在自动化领域?还没那么多

Linux已经存在了15年，并成功地渗透到许多IT细分市场。它主要以在服务器上的使用而闻名，所有主要的It参与者都支持它。但它在以计算机为基础的工业控制方面一直做得不好。这种开源计划既有支持者，也有批评者

Opto 22业务开发总监Arun Sinha表示:“在自动化行业，为PLC和PAC控制器提供操作系统(即Linux)已经讨论了很多年，这将允许OEM/机器制造商(甚至最终用户)用c++或Visual Basic等“高级”语言开发他们的控制代码。在这种情况下，操作系统并不是隐藏在幕后，而是在不牺牲可靠性的情况下支持那些开放的、高级语言的需求。Opto目前提供了这种基于linux的I/O处理器/控制器，更新、更强大的版本正在开发中。”

迈克尔·巴布，主编控制工程欧洲说Linux在自动化方面做得不好，“因为它需要供应商之间的密切合作才能使其工作。”他说，至少在欧洲，这种情况已经开始发生。

Babb报告说，在德国，随着开源自动化开发实验室(OSADL)两年前的成立，开源开始生根发芽。该组织的经理Carsten Emde博士说，OSADL是以OSDL(开源开发实验室)为蓝本的，后者与自由标准组织合并形成了Linux基金会(LF)。OSADL的目标是在自动化方面为Linux做OSDL/LF为Linux做的事情。

从用户的角度来看，I&C设计有限责任公司的系统集成商Joe Simcik说，根据他的经验，“最终用户可能或更有可能五月不精通Linux。在这个时间点上，它被技术熟练的大型系统市场所使用。”Linux的可选、可定制的GUI(与Windows的整体GUI相比)极大地提高了服务器的速度、效率和可靠性，他补充道。

根据Simcik的说法，Linux的缺点是:用户“经常(即使我们希望他们不会)使用这些pc执行其他任务。此外，由于开放的、可定制的用户界面，新用户可能会在几台不同的基于linux的电脑前看到不同的东西。”

Kalki communications Technologies的Prasanth Gopalakrishnan表示:“我们正在为客户实现更多使用Linux的控制器，我们看到大多数SOC/处理器都支持Linux/WinCE，它们的内存寻址能力和处理能力正在快速扩展。对于任何新的设计，控制器设计师更倾向于选择这种设计，因为它们有更大的灵活性和可控的成本，并且性能问题与处理器、总线、缓存等的更高速度无关。”

机器制造商Alfamation Inc.的Mauro Arigossi说:“使用Windows和Linux很有趣，但不是每个人都有适当的过程、知识、意识，或者仅仅是有时间来适当地管理它们。”他认为Linux可以成为一个加分项，“当相关功能很好地支持管理系统应用程序、开发和部署，并为应用程序开发工程师提供安全驱动认证。”

Arigossi说，在使用开放系统进行控制时，最后一个建议是:“我建议永远不要把这些系统称为计算机或PC，也不要使用' Windows/Linux '之类的神奇词语。’这就像对抗细菌的抗体一样吸引着IT政策制定者。”

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