但是在工業(yè)應用中部署這些技術和解決方案并不容易，因為在工業(yè)環(huán)境中，要求通常很高，系統(tǒng)故障、實時性等對工業(yè)生產和應用來說是至關重要的。而工業(yè)互聯(lián)網和工業(yè)4.0舊是著手于解決虛擬化和云計算等先進IT創(chuàng)新技術運用于工業(yè)領域并提高工業(yè)生產效率的變革和技術實現(xiàn)。在工業(yè)互聯(lián)網和工業(yè)4.0的實踐當中，工業(yè)互聯(lián)網和工業(yè)4.0技術在當前來說，是否已經如此發(fā)達和可靠，以至于它們可以在需要滿足穩(wěn)定性和實時計算等較高要求的工業(yè)控制環(huán)境中使用，這是值得懷疑的。但是從一些公開發(fā)表的案例和統(tǒng)計數據來看，制造商已經開始從工業(yè)互聯(lián)網和工業(yè)4.0技術中受益，這些受益的部分主要是利用工業(yè)互聯(lián)網或工業(yè)4.0技術，他們可以使用實時生產數據來幫助更有效地規(guī)劃生產過程，從而提高生產效率和降低運營成本。這些案例的成功使得人們在備受鼓舞的同時，積極投入成本研發(fā)下一步的技術解決方案和完善當前技術實現(xiàn)。在當前，類似西門子等工控設備廠商和從事IT領域的虛擬化云計算廠商均將目光投入到嘗試虛擬化控制平面上面，使用軟件而不是物理硬件來降低運營成本，并擁有更加靈活的控制環(huán)境。PLC虛擬化或軟件定義的PLC，換句話說，使用虛擬PLC（vPLC）或軟件定義的PLC是他們下一步研究和實現(xiàn)的目標。至少從目前的技術實現(xiàn)和研究方向上以及IT的成功經驗上看，大勢是如此的。
PLC虛擬化或軟件定義的PLC，其技術思想都是將傳統(tǒng)專用的硬件功能解耦。因為在工業(yè)互聯(lián)網或工業(yè)4.0時代，工廠車間中具有更高級別應用程序的機器的數據集成主要是使用傳統(tǒng)協(xié)議完成的，而傳統(tǒng)協(xié)議缺乏對新設備靈活集成的支持。兩者之間總是存在著矛盾，如何解決這種矛盾？只能在這兩者之間引入一個中間層，通過虛擬化PLC控制器或軟件定義PLC將控制邏輯與機器分離，可以獲得更靈活的重新配置。
PLC虛擬化或軟件定義PLC通過允許用戶更換或添加組件而不影響系統(tǒng)的其他部分，實現(xiàn)輕松的可擴展性和系統(tǒng)模塊化。PLC虛擬化或軟件定義PLC設計為開放平臺，允許用戶選擇首選組件和解決方案，這意味著用戶可以靈活地選擇不同的供應商（無供應商鎖定）。在工業(yè)3.0系統(tǒng)中，在同一個體系結構中使用多個供應商的組件并不那么容易，或者根本不可能。PLC虛擬化或軟件定義PLC中通常沒有硬件依賴性，所以很容易遷移和重用軟件。PLC虛擬化或軟件定義PLC使用虛擬化或軟件定義技術，使用更多的軟件而不是硬件，因為所需的硬件數量較少，所以降低了成本，縮小了占用空間。目標是提供現(xiàn)成的和可供銷售的COTS（COTS =商業(yè)現(xiàn)成的）軟件/硬件產品以實現(xiàn)整體解決方案的靈活選擇和可擴展性。虛擬化技術和軟件定義的體系結構是以軟件為中心的模式，在系統(tǒng)集中管理、網絡處理和安全性方面具有優(yōu)勢。遠程監(jiān)控降低了運營成本，而維護工程師或操作員并不總是需要現(xiàn)場檢查機器的狀態(tài)。集中管理簡化了遠程監(jiān)控，因為只需訪問一個軟件平臺即可管理您的資產。通過云計算和使用智能傳感器（包括通信能力和板載診斷的傳感器），機器數據被推送到云端，數據可以通過用戶界面（HMI）訪問。機器數據可以用于預測性維護，這意味著機器數據可以用來預估機器即將發(fā)生故障的時間。
PLC虛擬化在這里并非是指軟件PLC（SoftPLC）或安裝虛擬機里面的軟件PLC，而是指將PLC執(zhí)行環(huán)境與I/O模塊解耦，并將PLC執(zhí)行環(huán)境標準化、模塊化、虛擬化的實現(xiàn)。而軟件定義則是將PLC的邏輯抽象出來，利用軟件定義網絡的實現(xiàn)思路，通過一個應用程序商店的方式實現(xiàn)針對PLC執(zhí)行動作的程序開發(fā)和管理，讓應用程序定義硬件PLC的功能。也就是將PLC的邏輯控制、程序存儲和IO模塊分離，利用應用程序實現(xiàn)邏輯控制部分。
工業(yè)互聯(lián)網或工業(yè)4.0在實現(xiàn)PLC虛擬化或軟件定義的PLC時，均使用到了以下技術：
l 基于管理程序或容器的虛擬化
l 軟件定義網絡（SDN）
l 網絡功能虛擬化（NFV）等
PLC虛擬化典型的架構實現(xiàn)在學術界和工業(yè)界比較典型的架構和描述是：
PLC虛擬化或軟件定義的PLC，其技術思想都是將傳統(tǒng)專用的硬件功能解耦。因為在工業(yè)互聯(lián)網或工業(yè)4.0時代，工廠車間中具有更高級別應用程序的機器的數據集成主要是使用傳統(tǒng)協(xié)議完成的，而傳統(tǒng)協(xié)議缺乏對新設備靈活集成的支持。兩者之間總是存在著矛盾，如何解決這種矛盾？只能在這兩者之間引入一個中間層，通過虛擬化PLC控制器或軟件定義PLC將控制邏輯與機器分離，可以獲得更靈活的重新配置。
PLC虛擬化或軟件定義PLC通過允許用戶更換或添加組件而不影響系統(tǒng)的其他部分，實現(xiàn)輕松的可擴展性和系統(tǒng)模塊化。PLC虛擬化或軟件定義PLC設計為開放平臺，允許用戶選擇首選組件和解決方案，這意味著用戶可以靈活地選擇不同的供應商（無供應商鎖定）。在工業(yè)3.0系統(tǒng)中，在同一個體系結構中使用多個供應商的組件并不那么容易，或者根本不可能。PLC虛擬化或軟件定義PLC中通常沒有硬件依賴性，所以很容易遷移和重用軟件。PLC虛擬化或軟件定義PLC使用虛擬化或軟件定義技術，使用更多的軟件而不是硬件，因為所需的硬件數量較少，所以降低了成本，縮小了占用空間。目標是提供現(xiàn)成的和可供銷售的COTS（COTS =商業(yè)現(xiàn)成的）軟件/硬件產品以實現(xiàn)整體解決方案的靈活選擇和可擴展性。虛擬化技術和軟件定義的體系結構是以軟件為中心的模式，在系統(tǒng)集中管理、網絡處理和安全性方面具有優(yōu)勢。遠程監(jiān)控降低了運營成本，而維護工程師或操作員并不總是需要現(xiàn)場檢查機器的狀態(tài)。集中管理簡化了遠程監(jiān)控，因為只需訪問一個軟件平臺即可管理您的資產。通過云計算和使用智能傳感器（包括通信能力和板載診斷的傳感器），機器數據被推送到云端，數據可以通過用戶界面（HMI）訪問。機器數據可以用于預測性維護，這意味著機器數據可以用來預估機器即將發(fā)生故障的時間。
PLC虛擬化在這里并非是指軟件PLC（SoftPLC）或安裝虛擬機里面的軟件PLC，而是指將PLC執(zhí)行環(huán)境與I/O模塊解耦，并將PLC執(zhí)行環(huán)境標準化、模塊化、虛擬化的實現(xiàn)。而軟件定義則是將PLC的邏輯抽象出來，利用軟件定義網絡的實現(xiàn)思路，通過一個應用程序商店的方式實現(xiàn)針對PLC執(zhí)行動作的程序開發(fā)和管理，讓應用程序定義硬件PLC的功能。也就是將PLC的邏輯控制、程序存儲和IO模塊分離，利用應用程序實現(xiàn)邏輯控制部分。
工業(yè)互聯(lián)網或工業(yè)4.0在實現(xiàn)PLC虛擬化或軟件定義的PLC時，均使用到了以下技術：
l 基于管理程序或容器的虛擬化
l 軟件定義網絡（SDN）
l 網絡功能虛擬化（NFV）等
PLC虛擬化典型的架構實現(xiàn)在學術界和工業(yè)界比較典型的架構和描述是：
圖2PLC虛擬化架構
