智能制造是基于新一代信息技术，贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节，具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统模式的总称。具有以智能工厂为载体，以关键制造环节智能化为核心，以端到端数据流为基础、以网络互联为支撑等特征，可有效缩短产品研制周期、降低运营成本、提高生产效率、提升产品质量、降低资源能源消耗。
为了实现智能制造，离不开各种各样的传感器或物联网设备来进行数据收集和控制。其中设备上数据收集和控制的实现, 很大一部分功能来自于PLC。
PLC（Programmable Logic Controller， 可编程逻辑控制器）是一种专用于工业自动化控制的数字电子装置。它通过可编程的存储器，内部存储执行逻辑运算、顺序控制、计时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟输入/输出控制各种类型的机械设备或生产过程。
作为工业自动化的重要组件，与工业4.0的融合在推动智能制造方面发挥着关键作用：
1. 数据采集与处理：
PLC能够实时采集生产设备的各种数据，如温度、压力、速度等，并进行初步处理。与工业4.0的结合，使这些数据可以上传至云端进行进一步分析和处理，为智能决策提供支持。
2. 设备互联：
现代PLC通常具有通信功能，支持多种通信协议，如Modbus、Profibus、Ethernet/IP等。这使得PLC能够与其他设备和系统进行互联，实现数据的共享与互通。
3. 边缘计算：
工业4.0强调边缘计算，即在靠近数据源的地方进行数据处理。PLC作为边缘设备，能够在本地进行数据处理和初步分析，减少数据传输的延迟，提高响应速度。
4. 智能控制：
PLC结合工业4.0中的人工智能技术，可以实现更为智能的控制策略。例如，通过机器学习算法，PLC可以根据历史数据和实时数据优化控制参数，提高生产效率和产品质量。PLC也可以通过优化控制逻辑来减少能源消耗，实现节能生产。
这些功能的实现都离不开智能互联以及生产数据的获取，PLC获取数据的架构设计涉及多个层次和组件，包括传感器和执行器层、控制层、网络通信层以及数据处理和存储层。下面是一个典型的PLC获取数据架构的详细描述：
1. 传感器和执行器层
传感器：传感器用于检测各种物理量，如温度、压力、位置、速度、流量等。这些传感器将物理量转换为电信号或数字信号，发送给PLC。
执行器：执行器接收PLC的输出信号并执行相应操作，如电机驱动、阀门控制、继电器开关等。
2. PLC控制层
输入模块：输入模块用于接收来自传感器的信号，可以是数字输入（如开关状态）或模拟输入（如温度、电压）。
中央处理单元（CPU）：PLC的CPU是核心部分，负责执行控制程序。它从输入模块读取数据，处理这些数据并根据程序逻辑生成输出。
输出模块：输出模块将CPU处理后的信号传输给执行器，控制设备的运行。
3. 网络通信层
现场总线：现场总线是一种工业网络协议，用于PLC和现场设备（传感器和执行器）之间的通信。常见的现场总线协议有Profibus、Modbus、CANopen等。
工业以太网：工业以太网用于更高级别的通信，连接PLC、HMI（人机界面）、SCADA（监控和数据采集系统）以及MES（制造执行系统）。常用的工业以太网协议有EtherNet/IP、Profinet、Modbus TCP等。
无线通信：在一些应用场景中，无线通信（如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee）也用于PLC与远程设备或传感器之间的数据传输。
4. 数据处理和存储层
本地存储：PLC通常配备内部存储器，用于存储实时数据、程序和配置参数。内存分为程序存储器和数据存储器。
数据记录和历史数据存储：通过扩展模块或外部设备，PLC可以记录历史数据，这些数据可以存储在SD卡、硬盘或云存储中。
边缘计算设备：在边缘计算架构中，PLC可以通过边缘计算设备进行本地数据处理和分析，以减少延迟并提高响应速度。
5. 数据可视化和管理层
HMI（人机界面）：HMI提供与操作人员的交互界面，显示实时数据、报警信息和操作状态，并允许操作人员输入命令。
SCADA系统：SCADA系统用于监控和控制多个PLC和其他自动化设备，提供一个集中管理的平台，进行数据采集、监视、分析和报告。
MES（制造执行系统）：MES系统用于管理和优化车间生产过程，集成了PLC获取的数据，提供生产计划、调度、质量控制和绩效分析功能。
云平台和大数据分析：通过云平台，PLC获取的数据可以上传到云端进行存储、处理和分析，利用大数据技术实现预测性维护、工艺优化和智能决策。
在工业4.0背景下，企业选择PLC（可编程逻辑控制器）时需要考虑多个因素，以确保PLC能够满足智能制造、互联互通和高度自动化的需求以，因此除一般性PLC参数外，也要考虑一些其他关键考虑因素和选择标准：
1. 通信能力和互操作性
多协议支持：选择支持多种工业通信协议（如EtherNet/IP、Profinet、Modbus TCP）的PLC，以确保与其他设备和系统的互联互通。
网络连接性：确保PLC具备强大的网络连接能力，包括以太网、无线通信（Wi-Fi、Zigbee）等，以适应工业物联网（IIoT）的需求。
支持远程控制：PLC支持远程监控和控制，使得管理人员可以在任何地方监控生产过程。
2. 数据处理和存储
边缘计算能力：选择具备边缘计算功能的PLC，可以在本地处理和分析数据，减少延迟，提高实时响应能力。
大数据存储：支持与云平台的无缝集成，能够上传数据进行大数据分析和存储，以实现预测性维护和工艺优化。
3. 可靠性和安全性
高可靠性：选择经过严格测试、具有高可靠性的PLC，能够在恶劣工业环境中长期稳定运行。
安全性：支持先进的安全功能（如用户身份验证、数据加密、网络安全），以保护生产数据和系统免受网络攻击和未经授权的访问。
PLC作为一种强大的工业自动化工具，不仅能够提高生产效率和质量，还能帮助企业降低运营成本，增强市场竞争力。博世制造及工程服务中心（M/TMS）对于现场PLC通讯和互联有着丰富项目经验和解决方案，推动PLC在未来智能工厂的应用, 助力客户实现智能制造。
