（文章來源：?IT168）

第一次工業革命發生于18世紀到19世紀，通過創造新的制造工藝改進了生產流程從而促進了社會的進步。當時的制造業主要依賴于手工進行商品的生產，而誕生于英國的第一次工業革命改變了這種狀況，使得機器制造業能夠更好地利用水和蒸汽動力促進生產力提升。而這些改進的創新思想和體系在第二次、第三次工業革命中自然也起了很大的作用。工業4.0的基本概念與其他工業革命相同：通過改進業務流程和制造工藝，減少生產時間，降低生產材料成本，減少制造缺陷產品的數量，并通過創造能夠代替人工作的機器來使工業制造更容易。

關于實踐的最新進展情況，我們通過分析傳統的自動化金字塔模型來進行說明。傳統的自動化金字塔代表了當今工業控制系統領域的一個典型模型。從傳感器到執行器的所有物理設備都處于現場級，用于控制這些現場級物理設備的數據和動作處于第二級，第二級通過使用PLC等物理硬件來控制現場級的物理硬件。第三個級別是一個數據采集和監控級別，允許用戶通過SCADA系統監視和控制他們的工業控制過程。

SCADA是數據采集與監視控制系統的縮寫，典型的SCADA架構包括傳統自動化金字塔的前三個級別。MES和ERP系統則在SCADA架構之上。MES代表制造執行系統，它是指實時監控制造數據的系統。MES系統可以跟蹤整個生產過程的貨物情況。企業資源規劃（ERP）系統提供了自動化金字塔的最高級別。ERP系統管理核心業務流程的實時監控，如生產或產品計劃，物料管理和財務情況等。

在自動化控制誕生之前，系統和機器的生產必須依靠手工進行操作。而自動化所帶來的好處是，將那些需要重復操作的環節利用自動化控制實現，解放了人的雙手并實現了諸多優勢--從縮短上市時間到減少故障產品均能夠很好表現自動化控制的優點。人們需要更多的靈活性來保障快速的產品生產上市銷售，靈活性是現在工業自動化的關鍵和重點。這些靈活性表現在：越來越多的工廠數據應該是可復用的，邏輯代碼應該是易于移動和可重用的，系統應該是模塊化和可擴展的，生產企業應該根據自己的需求選擇他們的優選供應商而不是現在的綁定銷售等等。

工業互聯網和工業4.0的這些實現支持了未來工業控制系統靈活性和可擴展性的需求。工業互聯網使得我們的生產數據可以進行規模化集中存儲，實現以前不可能實現的大數據，并利用云計算平臺前所未有的計算能力對這些大數據進行分析，挖掘和優化生產效率。工業4.0使得現場設備、機器和工廠已經變得“更智能”，所以我們可以談論智能設備、智能機器和智能工廠。

但是，我們會發現，無論是工業互聯網還是工業4.0，均未對工業控制系統的的“大腦”PLC做出任何更進一步的技術變革。這種兩頭重中間輕的現象，就好比是高速路上的收費站，光高速路擴寬遠遠不能夠實現更大的汽車吞吐，矗立與高速路上的各個收費站才是這條路上的瓶頸點。因此現在針對收費站都需要設置更多收費窗口、實現電子收費等等舉措改革而適應高速快速增長的車流。適用于工業控制系統領域也是一樣，控制的核心PLC設備不能夠靈活擴展，無疑這一限制將會大大減弱工業控制系統靈活性和可擴展性。

因此目前業界針對工業互聯網、工業4.0等的技術體系探索，重點將圍繞PLC展開。具體來說實現PLC靈活性和可擴展性的方案主要有以下兩種：1、實現PLC虛擬化。利用PLC虛擬化是虛擬PLC（vPLC）取代傳統硬件PLC；2、PLC硬件重構，實現下一代新型和智能的PLC設備，取代傳統硬件PLC。

這兩種技術是目前工業向互聯網轉化的技術熱點和研究方向，至少從理論實現的角度上來說，實現PLC虛擬化將最大程度的保障現有的大部分廠家及其用戶的現有利益，并且基于信息系統的成功案例，使得大家對其實現信心滿滿。另外的PLC硬件重構，主要以軟件定義思想為核心，將PLC硬件的邏輯運算平面和邏輯控制平面進行分離，PLC硬件將實現通用的邏輯運算，統一由控制器進行控制平面的邏輯控制和邏輯管理。