从PC控制发展历史看PC控制的潜力

前段时间美国一个资深的自动化人士宣称PC控制将会占到PLC市场份额的40%，这引起了不少人对PC控制的前世今生感到了兴趣。为了弄清PC控制的来龙去脉，今后还有没有发展余地，我们首先要回顾PC控制的发展过程。

1PC控制的发展的背景

1981年IBM推出了个人电脑PC机，使用的操作系统是由微软推出的标准磁盘操作系统（DOS）。PC是一种通用计算机，其成本远远低于当时流行的小型计算机。从硬件的视角看，PC的架构为扩展卡提供了开放的硬件总线，这大大激发了大量开发人员的创新和创造力；而从软件的视角看，操作系统的开放性为各个应用领域的开发人员提供了适应各种场景应用程序开发的机会。换言之，PC平台的开放性极大地扩展了各类可资运用的应用程序，释放了广大科技人员的创造力，并创建了一个软件开发的生态系统，服务于各种需求。因此可以毫不夸大地说，随着PC机的诞生，开启了计算机应用的新的革命，也促使工业自动化领域因此大大受益。

随着个人计算机和DOS操作系统的逐渐普及，出现了第三方的图形图像软件，涌现了一些以开发图形显示的新公司，其中包括Intellution、Iconics和USDATA。1985年问世的微软Windows操作系统对工业自动化产生意义深远的影响。Dennis Morin在1987年创建了Wonderware公司，主导开发在Windows操作系统环境下的人机界面软件InTouch，目标是让操作人员能够方便而有效率地监控操作过程，还增加了一些附加的性能和对IT技术和业务系统的开放接口。这一软件产品的推出标志着微软的

工业软件革命为第三方的开发者开启了离散制造工业和流程工业的控制系统架构的转向。甚至在发展的初期，流程工业并不看好这一方案，认为并不适合流程工业的要求，但时间和应用是最好的评判，最后这一趋势还是以优秀的性价比淘汰了DCS原有的专用操作员控制台。

与此同时，在1985年还出现了PC控制这一重要方向。当时的PC控制基本上就是利用个人电脑运行控制程序和流程显示程序，有的是运行主要用于流程行业的PID控制程序，也有的是运行PLC的控制逻辑程序和顺序控制程序；而I/O则采用插在PC总线上的扩展板，可以是开关量输入/输出，也可以是模拟量输入/输出。不论是DOS或者Windows操作系统，因为不能满足实时控制和时间确定性控制的要求，真正能够实用的PC控制还必须对操作系统进行改造，或者采用专门的实时操作系统，例如Windows CE嵌入式操作系统的通用平台。另外，将IBM PC板的设计和芯片组发展为许多不同的背板总线如PC104、VME总线和PCI等。这样一来便允许控制软件驻留在嵌入式系统中，并可取得更好的控制方法。

显然，这类系统的优势与劣势同样明显。优势是随着PC机的成本越来越低，采用PC控制的成本也随之下降；控制与流程显示集中在一台PC 机中，不像PLC如要配备流程显示，必须另外选用由PC机做流程显示，或专门的HMI设备。劣势是PC机并不能在严酷的工业环境下使用，其电磁兼容性、环境适应性等远不能满足工业应用的要求，如果改用工业PC 机（IPC），其成本优势将不复存在；另外，其实时性和时间确定性如果没有好的解决方案，将大大限制其可以运用的范围。

这里附加一个小小的插曲。在PC机诞生之前，PC的缩写专指可编程控制器(Programmable Controller)。可是在PC机诞生以后，由于它的通用性覆盖包括科学技术、工业、商业、运输业，乃至教育、文化、办公管理等所有的领域，影响面之大和强势逼迫可编程控制器不得不更名为PLC可编程逻辑控制器，把PC这个响亮的名字拱手相让于个人电脑。这事情发生在上世纪80年代的中期。

2PC控制的发展历史回顾

最早的基于PC的控制系统之一是由Ron Lavallee在20世纪80年代中期开发的FloPro产品。它是以流程图为基础的，构成了一种逐个决策的方法来描述和表达工艺流程。然而，他的第一个项目是一个后处理程序，它使用惠普的HP-85生成的代码将流程图符号转换为梯形图逻辑。他向Gould Modicon公司展示了他的开发，后者曾提议购买这项技术，但由于某种未知的原因放弃了。FloPro转移到IBM的PC机，加上连接Allen-Bradley远程I/O系统的通信卡，FloPro进入了通用汽车的开发领域，一个新的范例诞生了。

Mike Klein创办了一家名为Steeplechase（越野赛跑）的流程图公司，在计算机控制领域很早就取得了成功。它基于Windows，所提供的流程图编程软件其界面远比FloPro要好，获得广泛的赞誉。笔者在2000年前曾获赠一本该公司出版的有关PC控制的技术专著。

Steeplechase还与与一些公司建立联盟，事实上还催生了更多的以推广流程图编程软件应用的公司，如Think&Do。Think&Do公司的销售经

理是一名上海工业大学毕业的上海人，他曾在2000年以后的好几年在国内（主要在上海和北京）举办研讨会，也走访了一些研究所、企业和大学，希望能为流程图编程语言打开出路。记得是有一些单位运用Think&Do 提供的流程图软件做过一些项目，如北京的邮电部门的邮件分拣装置。笔者当年曾与这位销售经理讨论过这个编程语言的前途，直言不讳指出它较难推广，原因是那时IEC61131-3的国际标准已经稳稳地获得国际工业界的认可，而这个标准中的顺序功能图（SFC）其功能完全可以替代FloPro这样的流程图编程语言。实际的发展证明了笔者的判断，如今SFC 已成为PLC控制软件的固件。它现在作为一种基于状态的控制软件系统可以以硬件形式实现而广为使用。

另一家因FloPro而成立的公司是FlexI SProcess Control公司。它推出一个后处理程序，采用SFC编程的控制算法，并将其转换为艾伦-布拉德利（AB）公司的PLC-5的子程序的梯形逻辑。它确实很流畅，做得很好，但在图形化语言方面有一些来自行业的阻力，因为开发人员并没有没有按照需要的方式思考。他们的思维是为阶梯逻辑的开发准备的，而且大多数的开发是一次一个梯级进行。

实际上，科技界并不排斥有一个新颖的想法和一种新的方法来创建一个控制过程程序，但创建者必须有一定的资源，而且需要长期地进行维护、升级和技术支持。例如FloPro在加拿大温莎的一个项目中遭遇挫折，因为系统集成商抨击该软件的可视化效果非常差，而且缺乏故障排除工具。在多伦多的耐克分销中心有一个系统，它仍然运行着Steeplechase公司的流程图软件。问题是如果系统出了什么差错，将难