工業(yè)4.0和網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)到來(lái)后，傳統(tǒng)的基于該金字塔模型的工業(yè)控制系統(tǒng)架構(gòu)正在發(fā)生變化。首先在最頂層的ERP和MES就逐漸實(shí)現(xiàn)互聯(lián)和融合，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的上層聯(lián)動(dòng)，并最終利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)乃至人工智能的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和運(yùn)算的優(yōu)勢(shì)將生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘和加工，并最終輸出優(yōu)化的生產(chǎn)數(shù)據(jù)用于提高生產(chǎn)效率。而在下層的生產(chǎn)執(zhí)行層設(shè)備和系統(tǒng)，則也處于智能和重構(gòu)階段，比如最終生產(chǎn)數(shù)據(jù)的終端以及產(chǎn)生變化，包括人們身穿的跑鞋、智能工廠里面的智能生產(chǎn)線，這些從傳感器到執(zhí)行器的所有物理設(shè)備已經(jīng)在向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展并且已經(jīng)取得成績(jī)。因此可以發(fā)現(xiàn)，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)或工業(yè)40時(shí)代，工業(yè)控制系統(tǒng)最終的體系變革是將傳統(tǒng)的金字塔模型從兩端進(jìn)行變革。準(zhǔn)確一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)側(cè)重的是上層生產(chǎn)數(shù)據(jù)的技術(shù)變革，即工業(yè)控制系統(tǒng)和云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等的融合，提倡將工業(yè)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)上載到工業(yè)云上，利用云進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和分析從而優(yōu)化生產(chǎn)的過(guò)程。所以在現(xiàn)在的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)上，其體系架構(gòu)實(shí)現(xiàn)要么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)直接和PLC設(shè)備直接采集PLC上的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，要么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)采集工業(yè)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，要么就是開(kāi)發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)將所有數(shù)據(jù)全部采集后，網(wǎng)關(guān)再將數(shù)據(jù)上傳至工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。所以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上來(lái)說(shuō)就是一個(gè)將工業(yè)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)全部匯聚到一個(gè)云計(jì)算平臺(tái)上。工業(yè)4.0則側(cè)重于實(shí)現(xiàn)底層從傳感器到執(zhí)行器的所有物理設(shè)備的數(shù)字化和智能化，并且實(shí)現(xiàn)這些終端設(shè)備直接將該數(shù)據(jù)上傳。上傳的平臺(tái)可能是MES，歷史數(shù)據(jù)庫(kù)也可能是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。對(duì)大多數(shù)企業(yè)來(lái)說(shuō)，工業(yè)4.0首先要實(shí)現(xiàn)的第一步就是通過(guò)MES系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)所有相關(guān)子系統(tǒng)進(jìn)行垂直整合和數(shù)字化，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的工廠運(yùn)營(yíng)透明度。同時(shí)橫向整合還包括功能區(qū)的連接。在此MES起到了信息轉(zhuǎn)盤的核心元素功能，對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析、處理以及為支持其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換。
　　在自動(dòng)化控制誕生之前，系統(tǒng)和機(jī)器的生產(chǎn)必須依靠手工進(jìn)行操作。而自動(dòng)化所帶來(lái)的好處是，將那些需要重復(fù)操作的環(huán)節(jié)利用自動(dòng)化控制實(shí)現(xiàn)，解放了人的雙手并實(shí)現(xiàn)了諸多優(yōu)勢(shì)--從縮短上市時(shí)間到減少故障產(chǎn)品均能夠很好表現(xiàn)自動(dòng)化控制的優(yōu)點(diǎn)。盡管如此，隨著市場(chǎng)需求的不斷增長(zhǎng)，人們還是嫌棄現(xiàn)有的自動(dòng)化控制無(wú)法滿足生產(chǎn)效率的需求，而實(shí)質(zhì)也是這樣。人們需要更多的靈活性來(lái)保障快速的產(chǎn)品生產(chǎn)上市銷售，靈活性是現(xiàn)在工業(yè)自動(dòng)化的關(guān)鍵和重點(diǎn)。這些靈活性表現(xiàn)在：越來(lái)越多的工廠數(shù)據(jù)應(yīng)該是可復(fù)用的，邏輯代碼應(yīng)該是易于移動(dòng)和可重用的，系統(tǒng)應(yīng)該是模塊化和可擴(kuò)展的，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該根據(jù)自己的需求選擇他們的優(yōu)選供應(yīng)商而不是現(xiàn)在的綁定銷售等等。
　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0的這些實(shí)現(xiàn)支持了未來(lái)工業(yè)控制系統(tǒng)靈活性和可擴(kuò)展性的需求。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)使得我們的生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以進(jìn)行規(guī)?；写鎯?chǔ)，實(shí)現(xiàn)以前不可能實(shí)現(xiàn)的大數(shù)據(jù)，并利用云計(jì)算平臺(tái)前所未有的計(jì)算能力對(duì)這些大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，挖掘和優(yōu)化生產(chǎn)效率。工業(yè)4.0使得現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、機(jī)器和工廠已經(jīng)變得“更智能”，所以我們可以談?wù)撝悄茉O(shè)備、智能機(jī)器和智能工廠。但是，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)還是工業(yè)4.0，均未對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)的的“大腦”PLC做出任何更進(jìn)一步的技術(shù)變革。這種兩頭重中間輕的現(xiàn)象，就好比是高速路上的收費(fèi)站，光高速路擴(kuò)寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠?qū)崿F(xiàn)更大的汽車吞吐，矗立與高速路上的各個(gè)收費(fèi)站才是這條路上的瓶頸點(diǎn)。因此現(xiàn)在針對(duì)收費(fèi)站都需要設(shè)置更多收費(fèi)窗口、實(shí)現(xiàn)電子收費(fèi)等等舉措改革而適應(yīng)高速快速增長(zhǎng)的車流。適用于工業(yè)控制系統(tǒng)領(lǐng)域也是一樣，控制的核心PLC設(shè)備不能夠靈活擴(kuò)展，無(wú)疑這一限制將會(huì)大大減弱工業(yè)控制系統(tǒng)靈活性和可擴(kuò)展性。
　　因此目前業(yè)界針對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0等的技術(shù)體系探索，重點(diǎn)將圍繞PLC展開(kāi)。
　　具體來(lái)說(shuō)實(shí)現(xiàn)PLC靈活性和可擴(kuò)展性的方案主要有以下兩種：
　　1、實(shí)現(xiàn)PLC虛擬化。利用PLC虛擬化是虛擬PLC（vPLC）取代傳統(tǒng)硬件PLC；
　　2、PLC硬件重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)下一代新型和智能的PLC設(shè)備，取代傳統(tǒng)硬件PLC。
　　這兩種技術(shù)是目前工業(yè)向互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)化的技術(shù)熱點(diǎn)和研究方向，至少?gòu)睦碚搶?shí)現(xiàn)的角度上來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)PLC虛擬化將最大程度的保障現(xiàn)有的大部分廠家及其用戶的現(xiàn)有利益，并且基于信息系統(tǒng)的成功案例，使得大家對(duì)其實(shí)現(xiàn)信心滿滿。另外的PLC硬件重構(gòu)，主要以軟件定義思想為核心，將PLC硬件的邏輯運(yùn)算平面和邏輯控制平面進(jìn)行分離，PLC硬件將實(shí)現(xiàn)通用的邏輯運(yùn)算，統(tǒng)一由控制器進(jìn)行控制平面的邏輯控制和邏輯管理。
　PLC的虛擬化和軟件定義
　　虛擬化和云計(jì)算在ICT領(lǐng)域取得巨大成功，其創(chuàng)新程度甚至顛覆了整個(gè)ICT舊有的架構(gòu)體系，從里到外全部翻了一遍。其效果也是相當(dāng)顯著，至少將現(xiàn)在的ICT環(huán)境的運(yùn)營(yíng)成本利用虛擬化和云計(jì)算技術(shù)已經(jīng)顯著降低，至于降低多少，降低到什么程度，我相信這是一個(gè)眾口難調(diào)的數(shù)字。但是至少使用虛擬化和云計(jì)算的企業(yè)，已經(jīng)享受了其帶來(lái)的好處，并且當(dāng)前虛擬化和云計(jì)算技術(shù)已經(jīng)成為辦公室和企業(yè)界最先進(jìn)的解決方案。