為什么需要上位機(jī)？上位機(jī)能替代PLC實(shí)現(xiàn)控制嗎？

什么是上位機(jī)？

上位機(jī)是一個(gè)廣泛用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)的術(shù)語(yǔ)，它通常指的是在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，用于監(jiān)控和控制下位機(jī)（通常是嵌入式系統(tǒng)或者是PLC等）的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。上位機(jī)可以通過(guò)各種通信協(xié)議（如RS232、RS485、以太網(wǎng)等）與下位機(jī)進(jìn)行通信，獲取下位機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)送控制命令等。上位機(jī)通常不可以單獨(dú)使用。

上位機(jī)控制示意框圖

在一些復(fù)雜的系統(tǒng)中，上位機(jī)可能還會(huì)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)和顯示，以及與其他系統(tǒng)的交互等任務(wù)。例如，在一個(gè)工廠的自動(dòng)化生產(chǎn)線中，上位機(jī)可能會(huì)負(fù)責(zé)監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)線的運(yùn)行狀態(tài)、處理生產(chǎn)數(shù)據(jù)、與企業(yè)的ERP系統(tǒng)交互等。

上位機(jī)是可以直接發(fā)出操控命令的計(jì)算機(jī)，通常為工控機(jī)、PC機(jī)、觸摸屏等。下位機(jī)是直接控制設(shè)備獲取設(shè)備狀況的計(jì)算機(jī)，一般是PLC、單片機(jī)等，具有更可靠的獨(dú)有通訊協(xié)議。上位機(jī)和下位機(jī)可以簡(jiǎn)單理解為控制與被控制的關(guān)系。上位機(jī)發(fā)出的命令首先給下位機(jī)，下位機(jī)再根據(jù)此命令解釋成相應(yīng)時(shí)序信號(hào)直接控制相應(yīng)設(shè)備。兩機(jī)采用怎樣的方式通訊一般取決于下位機(jī)，上位機(jī)和下位機(jī)是可以轉(zhuǎn)換的。

上位機(jī)能不能替代PLC實(shí)現(xiàn)控制？

有小伙伴可能會(huì)問(wèn)：上位機(jī)能不能替代PLC實(shí)現(xiàn)控制？

筆者的看法是PLC作為一種典型的下位機(jī)，與上位機(jī)是相互協(xié)作的關(guān)系，上位機(jī)的存在并不是為了替代PLC。在一個(gè)控制系統(tǒng)中，PLC作為控制主體，采集數(shù)據(jù)、運(yùn)行程序并完成諸多控制功能。如果實(shí)在不想使用PLC，上位機(jī)也可以實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的邏輯控制。

PLC主要由三部分組成：輸入輸出（IO）、邏輯控制（程序）和外部接口（通信）。如果想用上位機(jī)來(lái)替代PLC，PLC的IO部分可以使用IO采集卡，PLC邏輯控制可以改成上位機(jī)代碼實(shí)現(xiàn)，通信部分上位機(jī)本身具備，以此實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)備控制。

通過(guò)上位機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制雖可行但不一定是最佳方案。PLC（全稱可編程邏輯控制器）主要實(shí)現(xiàn)邏輯控制，而上位機(jī)更多是通過(guò)通信實(shí)現(xiàn)上層控制，PLC的邏輯判斷與控制實(shí)時(shí)性優(yōu)于上位機(jī)。

上位機(jī)的功能

在常見(jiàn)的實(shí)際應(yīng)用中，上位機(jī)通常具有以下特點(diǎn)：

①數(shù)據(jù)通信：上位機(jī)和下位機(jī)之間的通信通常通過(guò)各種通信協(xié)議進(jìn)行，包括但不限于RS232、RS485、CAN、以太網(wǎng)等。這些通信協(xié)議定義了數(shù)據(jù)的傳輸格式、速率、校驗(yàn)方法等，確保數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確無(wú)誤地在上位機(jī)和下位機(jī)之間傳輸。

②數(shù)據(jù)處理：上位機(jī)接收到下位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)后，會(huì)進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理。這可能包括數(shù)據(jù)的解碼、校驗(yàn)、轉(zhuǎn)換、統(tǒng)計(jì)分析等。例如，上位機(jī)可能需要將接收到的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為溫度、壓力等物理量，然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以便于用戶理解和使用。

通過(guò)串口屏讀取PLC數(shù)據(jù)

③控制命令下發(fā)：用戶在上位機(jī)界面，根據(jù)需求向下位機(jī)發(fā)送控制命令。這些命令通常是由用戶通過(guò)上位機(jī)的用戶界面輸入的，也可能是由上位機(jī)根據(jù)某種算法自動(dòng)生成的。上位機(jī)就會(huì)將這些命令編碼成下位機(jī)可以理解的格式，然后通過(guò)通信協(xié)議發(fā)送給下位機(jī)。

④用戶界面：上位機(jī)通常會(huì)有一個(gè)用戶界面，用于顯示數(shù)據(jù)和接收用戶的輸入。用戶界面可能是一個(gè)圖形界面，也可能是一個(gè)命令行界面，具體取決于系統(tǒng)的需求和復(fù)雜度。

億佰特RF_Setting(E22) V1.7上位機(jī)

⑤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：上位機(jī)可以將采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)，用于后續(xù)的分析和決策。

⑥系統(tǒng)交互：在更復(fù)雜的系統(tǒng)中，上位機(jī)可能還需要與其他系統(tǒng)進(jìn)行交互，如與企業(yè)的ERP系統(tǒng)交互，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的共享和管理。

上位機(jī)實(shí)際應(yīng)用

根據(jù)上位機(jī)功能多樣性，在許多領(lǐng)域和行業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用，而且方方面面與我們的工作和生活緊密聯(lián)系。

①工業(yè)自動(dòng)化：在工業(yè)生產(chǎn)線中，上位機(jī)可以通過(guò)對(duì)傳感器、執(zhí)行器、機(jī)器人等設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

②智能交通系統(tǒng)：上位機(jī)可以控制交通信號(hào)燈、監(jiān)控?cái)z像頭、道路傳感器等設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)交通流量的優(yōu)化調(diào)度，提高道路通行效率。

③建筑自動(dòng)化：在智能建筑中，上位機(jī)可以監(jiān)控和控制空調(diào)、照明、安防等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約和安全的管理。

④環(huán)境監(jiān)測(cè)：上位機(jī)可以采集和處理溫度、濕度、氣壓、污染物濃度等各種環(huán)境參數(shù)，達(dá)到對(duì)環(huán)境質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警的目的。

⑤電力系統(tǒng)：在電力系統(tǒng)領(lǐng)域，上位機(jī)同樣可以監(jiān)控和控制發(fā)電廠、變電站、輸電線路等設(shè)備，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和優(yōu)化調(diào)度。

上位機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景圖

⑥物聯(lián)網(wǎng)（IoT）：智能家居、智能工廠、智能農(nóng)業(yè)等場(chǎng)景要想實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的互聯(lián)互通和智能化管理也離不開(kāi)上位機(jī)的控制。

以上這些應(yīng)用場(chǎng)景僅僅是上位機(jī)應(yīng)用的一部分，實(shí)際上，上位機(jī)在許多其他領(lǐng)域和行業(yè)中也發(fā)揮著重要作用。隨著科技的發(fā)展，上位機(jī)將在更多領(lǐng)域發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，為我們帶來(lái)更多便利和價(jià)值。