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在自动化控制系统国产化20到30年的今天，其底层技术类似于“操作系统”的基础软件仍然存在被国外垄断的问题。许久未攻克的关键环节卡在-3程可编程系统深入本土化的过程中，犹如珠穆朗玛峰北坡最后一座陡峭难攻的山峰，等待最有决心、最有资格、最成熟的少数登山者向它发起最后的挑战。短跑。

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什么是-3可编程系统

-3可编程系统是遵循-3国际标准的软件开发平台，可实现完整的自动化控制方案。它是自动化控制设计和执行的基础软件。它被业界称为“自动化控制的低代码集成开发环境”和“可编程控制器的‘操作系统’”。

属性一 低代码集成开发环境

为了更形象地说明-3可编程系统的基本作用，业内人士引入了互联网“低代码”的概念和计算机编程领域的“集成开发环境”一词来定义这款产品。“低代码”开发是指快速生成应用程序，很少或没有编码；“集成开发环境”是指用于提供程序开发环境的应用程序，通常包括代码编辑器、编译器、调试器和图形用户界面等工具。

-3 可编程系统软件通常包括自动化控制程序的集成开发环境和运行环境，自动化控制程序设计者可以通过它编写满足现场控制要求的程序，通过运行环境实现控制。

这种低代码集成开发环境通过封装隐藏了编译器、协议栈、基本控制算法等实现细节，允许工艺工程师在大多数情况下只传递“功能块”和“配置对话框”等可视化软件功能组件。，只需拖放“功能块”、填写“参数”等简单操作，即可编写过程控制的程序命令。

▎图1：控制系统示意图

属性 2 是可编程控制器的“操作系统”

业界还引入了“操作系统”的概念来说明-3可编程系统软件的战略地位。可编程控制器是过程自动化、工厂自动化、农业自动化、楼宇自动化、能源自动化和交通自动化等领域的核心控制部件。-3 可编程系统对于可编程控制器，操作系统对于计算机，对于手机，操作系统与操作系统的作用相同。它管理可编程控制器的硬件和软件资源，并提供一个操作界面，让工程师与系统进行交互，使操作人员可以轻松完成自动化过程逻辑。设计。

这里所说的“可编程控制器”是广义上的自动化控制，包括边缘控制器、工控机、DCS控制站、PLC、运动控制器、机器人控制器、远程I/O、车辆控制器等。设备。

可编程控制器位于制造系统的现场控制层。工业制造体系结构一般分为五层，如图2所示，自下而上：现场设备层，包括伺服、逆变器、传感器等产品；现场控制层，包括工控机、PLC、运动控制器、机器人控制器、DCS控制站等可编程控制器产品；过程监控层，主要产品是SCADA系统，系统中的可编程控制器是设备或车间的控制核心，SCADA采集可编程控制器的数据并发送给系统。分发控制指令，形成控制系统的数据中心；生产管理层，主要产品是MES系统，它以生产工人可以理解的语言执行任务，例如如下订单数量，以及每个订单需要多少材料；企业决策层，如ERP、SCM、CRM等系统。

▎图2：工业制造系统金字塔五层架构

其中，现场控制层（核心产品为可编程控制器）主要负责现场的逻辑控制、运动控制、数据通信和可视化分析等任务，是实现各层之间数据互联互通的重要桥梁。的制造系统。可编程控制器作为现场控制层的“大脑”，通过-3可编程系统完成各种控制任务。因此，-3可编程系统软件被比作控制层“大脑”的“操作系统”，是在控制领域占据绝对核心地位的基础软件。

为什么本地化的可编程系统总是缺失？

目前国内的可编程控制器大多采用国外的-3可编程系统软件产品，如德国的3S、德国的KW（已被菲尼克斯电气收购）。据估计，中国市场60%以上的自动化控制设备制造商是用户，而这家德国公司的软件业务每年仍保持高速增长。国内的-3可编程系统软件少之又少，商业产品也少之又少，更别说好汤了。

为什么这么多年没有成功的自主3可编程系统软件在中国商业化？原因在于我国打破国外-3可编程系统的垄断存在以下困难：

1 技术门槛高

-3可编程系统本质上是一个集成开发环境，其核心是编译器，编译器被业界公认为是计算机技术领域与操作系统一起难度非常高的产品。

2 强大的跨学科

-3 可编程系统软件是计算机技术中高难度编译器和自动化控制领域应用的结合。纯粹从事计算机技术的企业，不懂自动化控制，缺乏控制领域的专业人才；而从事自动化控制的企业，计算机技术相对薄弱，缺乏计算机技术专业人才。这种跨学科性导致开发-3可编程系统的门槛很高。能开发计算机编译器的软件开发人员大多不懂工控，在工控领域能开发计算机编译器的工程师也很少。很少。

3 组队难

我国自动化控制核心技术发展比较晚，直接相关的核心技术开发者在2000年代初开始出现。培养和储备的相关人才几乎都集中在一线城市。鉴于前述-3可编程系统技术门槛高，从这些一线城市聚集专业人才进行开发需要较长时间，这也对企业的人力投资决策提出了一定的挑战，尤其是对于业务种类繁多的企业。在短期绩效考核目标体系下，维持一支专注于长期战略目标的团队。

4营销难

一方面，有能力做产品的技术人才不一定有开发客户的能力，即使面对“蓝海”也无从下手；另一方面，即使把优秀的国货摆在用户面前，用户仍然对尚未普及的产品心存疑虑，担心国货不完美。

国产3可编程系统发展现状

目前，国产-3可编程系统的发展潜力主要来自三个方面。“第一力量”是高校和科研院所。国内一些高校和科研院所声称自主研发了-3可编程系统，并声称对自己的控制器进行了适配，但高校和科研院所以自己的科研为主。定位的局限离真正的商业应用还很远，甚至与行业脱节。

“第二股力量”是从事可编程控制器开发的厂商。这些厂商大致可以分为两类。一是自主控制技术领先厂商。这些厂商在一定程度上实现了控制。系统国产化，但配套自有控制器的-3可编程系统只是本着“够用”和“配套自有产品”的原则开发，并不追求-3可编程系统本身的功能是完美，并没有愿意输出自己的开发能力。所以，这样大厂的-3可编程系统不能直接用来提高整个中国-3可编程系统的软件水平。另一类是自动化控制技术发展不那么快，更注重现场硬件产品供应的厂商。这些厂家的小型PLC基本都使用自研的可编程系统，但他们的系统大多使用执行效率低的解释模型。技术、编程语言不够丰富灵活、无标签变量配置方式等限制了其独立系统在大中型PLC产品中的应用。因此，这类厂家的中大型PLC和运动控制器产品的开发，还是要靠购买国外的3可编程系统来实现的。这些厂家的小型PLC基本都使用自研的可编程系统，但他们的系统大多使用执行效率低的解释模型。技术、编程语言不够丰富灵活、无标签变量配置方式等限制了其独立系统在大中型PLC产品中的应用。因此，这类厂家的中大型PLC和运动控制器产品的开发，还是要靠购买国外的3可编程系统来实现的。这些厂家的小型PLC基本都使用自研的可编程系统，但他们的系统大多使用执行效率低的解释模型。技术、编程语言不够丰富灵活、无标签变量配置方式等限制了其独立系统在大中型PLC产品中的应用。因此，这类厂家的中大型PLC和运动控制器产品的开发，还是要靠购买国外的3可编程系统来实现的。不够丰富灵活的编程语言和无标签的变量配置方式限制了其独立系统在大中型PLC产品中的应用。因此，这类厂家的中大型PLC和运动控制器产品的开发，还是要靠购买国外的3可编程系统来实现的。不够丰富灵活的编程语言和无标签的变量配置方式限制了其独立系统在大中型PLC产品中的应用。因此，这类厂家的中大型PLC和运动控制器产品的开发，还是要靠购买国外的3可编程系统来实现的。

“第三势力”是指其他领域没有控制技术基因的厂商。比如有互联网、通讯行业的企业想进入控制技术领域。但由于这类企业不懂控制，不了解工业现场的实际需求，他们的系统软件无法应用到要求严格、“真刀真枪”的工业现场，其产品最终沦为脚本编程工具，实际上根本无法控制站点。

行业黑马：商用国产3可编程系统来袭

和其他高科技领域一样，再多的困难也阻挡不了国产化的进程。虽然-3可编程系统的国产化困难重重，但开发出来的-3可编程系统的发布可能会改变国内没有成熟商用产品的困境。

本产品由一支技术积累丰富的优秀创业团队研发。创业团队创始人张海伟及核心成员均曾在国内一线控制技术公司工作，全过程至少参与过一次同类产品的开发。他们不仅具有高水平的技术能力，而且在开发同类产品方面也有丰富的直接经验。同时深入了解产品的实际应用。而且公司采用合伙人制，每个团队成员都有强烈的意愿去做有意义的、有前途的事情，这种志同道合让难得的跨专业人才聚集在一起。

-3 可编程系统市场长期被国外公司垄断。事实上，一些本土自动化厂商已经下定决心要研发自控产品，以免随时受到国外产品变化因素的干扰。这使得创业团队的营销工作没有之前预期的那么困难。为了双赢，这些客户和创业团队一起测试产品，一起规划功能，使国产3可编程系统一上线就实现了从开发成功到应用交付的零过渡，并成为国产3可编程系统。系统领域的一匹黑马。

据悉，该创业团队已获得典型行业大客户订单，并按计划交付产品。截至目前，-3可编程系统已成功应用于中科院某自动化所机器人控制平台产品、某中央企业集团在特殊工业领域的DCS控制系统、PLC及运动控制系统等。深圳某上市公司控制器产品。.

攻克工业软件的一个重要“卡脖子”点

国内通用可编程控制器市场总量往往数百亿，其中狭义的PLC和DCS市场分别超过100亿。相关产品的应用极为广泛，涉及多个关系国计民生的重点行业，在控制领域占据绝对核心。-3 可编程系统的战略重要性不言而喻。对于这样一个需要稳健发展的庞大市场，长期缺乏本地3可编程系统供应商，势必会给整个行业带来严重的安全隐患。

这个商用3可编程系统的推出，标志着本土团队成功解开了一个在工业软件中占有重要地位的“卡脖子”点。此后，国内自动化领域的大部分用户，除了德国等软件外，有了一个全新的选择——本土专业团队研发的-3可编程系统软件，系统可以完全适配国内操作系统处理器芯片不怕“断供”，可控性100%。

-3 可编程系统适用于广泛的产品。适用产品（广义上的可编程控制器）在计算机控制领域发挥着关键作用，是系统中的核心自动化控制部件。这些核心部件往往控制着关系国计民生的关键系统，如军工、能源（核电、火电）、化工、轨道交通、重型装备等系统的控制。因此，作为这些核心部件的“操作系统”的-3可编程系统应该像这些核心部件本身一样自主研发、安全可控，其国产化进程不能耽误。

创业团队开发的-3可编程系统软件主要由两部分组成：集成开发环境（IDE）和运行时软件（）。

从集成开发环境的开发工具链端，系统基于开源工具链开发，开发工具链源代码开源，即不会出现被他人控制的情况在软件工具的开发中；从集成开发环境运行的角度来看，集成开发环境可以跨操作系统和处理器平台运行，可以运行在Linux、Kylin等操作系统上，并且支持在X86、ARM等处理器平台上运行和龙芯；从运行时软件（嵌入式软件）来看，本-3可编程系统的运行时软件是用标准C语言编写的，可以很好的适配各种操作系统和处理器平台，

本产品实现了系统开发工具链端、集成开发环境运行端、运行时软件端“三端”的可控性。除开源代码外，系统集成开发环境和运行时软件代码100%归张海伟创业团队所有。自写确保系统各方面不受他人控制，可运行在各种操作系统和芯片处理器上，包括国产操作系统和国产处理器芯片。

对标全球领先的-3可编程系统

张海伟创业团队的目标是全面对标全球领先的-3可编程系统，为全球用户提供先进的逻辑控制、运动控制、数据通信和视觉分析技术的全自动化软件解决方案。张海伟说，“我们的产品具备竞品的一些功能，我们也会提供竞争对手因为技术壁垒而无法提供的产品和服务。我们的每一位成员都改变了原来的生活和工作轨迹，摆脱了束缚。”曾经约束我们的规则，为了符合我们共同的愿望——研发出真正商用的国产3可编程系统，并依靠这款产品发出代表国内技术水平的强大声音。”

带着这个目标，张海伟的创业团队开发了一套系统功能齐全，同时符合自动化现场控制的-3可编程系统。该系统作为新一代开放式控制平台，具有如图3所示的功能特点。

▎图 3：-3 可编程系统特性

突破点1：支持-3国际标准描述的五种编程语言。包括：LD、FBD/CFC、ST、SFC 和 IL。为了兼顾用户的使用习惯，LD语言还同时支持欧式和日式两种编程风格。编程语言丰富与否关系到控制器能否控制各种场景下的现场设备，因为自动化控制领域的需求非常多样化，控制需求的异质性非常强。只有专用控制器才能满足需求。首先，为单一场景打造的控制器成本极高，而且由于高度定制化的专用控制器只匹配某类控制场景，通用化程度必然很低。未来量产难度较大；其次，应该专注于过程控制的自动化工程师也应该将精力投入到专用控制器的设计和制造上；第三，对于用户来说，独特的专用控制器一旦应用到现场，以后就会被替换。这将是非常困难的，这是跨行业的普遍情况。那么，为了让可编程控制器的应用范围更加广泛，它所支持的编程语言必须足够丰富，能够与现场各种场景和设备以不同的“原生语言”“对话”，实现“同频通信”，这是-3可编程系统支持五种标准编程语言的内在原因。其次，应该专注于过程控制的自动化工程师也应该将精力投入到专用控制器的设计和制造上；第三，对于用户来说，独特的专用控制器一旦应用到现场，以后就会被替换。这将是非常困难的，这是跨行业的普遍情况。那么，为了让可编程控制器的应用范围更加广泛，它所支持的编程语言必须足够丰富，能够与现场各种场景和设备以不同的“原生语言”“对话”，实现“同频通信”，这是-3可编程系统支持五种标准编程语言的内在原因。其次，应该专注于过程控制的自动化工程师也应该将精力投入到专用控制器的设计和制造上；第三，对于用户来说，独特的专用控制器一旦应用到现场，以后就会被替换。这将是非常困难的，这是跨行业的普遍情况。那么，为了让可编程控制器的应用范围更加广泛，它所支持的编程语言必须足够丰富，能够与现场各种场景和设备以不同的“原生语言”“对话”，实现“同频通信”，这是-3可编程系统支持五种标准编程语言的内在原因。应该专注于过程控制的自动化工程师也应该将精力投入到专用控制器的设计和制造上；第三，对于用户来说，独特的专用控制器一旦应用到现场，以后就会被替换。这将是非常困难的，这是跨行业的普遍情况。那么，为了让可编程控制器的应用范围更加广泛，它所支持的编程语言必须足够丰富，能够与现场各种场景和设备以不同的“原生语言”“对话”，实现“同频通信”，这是-3可编程系统支持五种标准编程语言的内在原因。应该专注于过程控制的自动化工程师也应该将精力投入到专用控制器的设计和制造上；第三，对于用户来说，独特的专用控制器一旦应用到现场，以后就会被替换。这将是非常困难的，这是跨行业的普遍情况。那么，为了让可编程控制器的应用范围更加广泛，它所支持的编程语言必须足够丰富，能够与现场各种场景和设备以不同的“原生语言”“对话”，实现“同频通信”，这是-3可编程系统支持五种标准编程语言的内在原因。对用户来说，独特的专用控制器一旦应用到现场，以后就会被替换。这将是非常困难的，这是跨行业的普遍情况。那么，为了让可编程控制器的应用范围更加广泛，它所支持的编程语言必须足够丰富，能够与现场各种场景和设备以不同的“原生语言”“对话”，实现“同频通信”，这是-3可编程系统支持五种标准编程语言的内在原因。对用户来说，独特的专用控制器一旦应用到现场，以后就会被替换。这将是非常困难的，这是跨行业的普遍情况。那么，为了让可编程控制器的应用范围更加广泛，它所支持的编程语言必须足够丰富，能够与现场各种场景和设备以不同的“原生语言”“对话”，实现“同频通信”，这是-3可编程系统支持五种标准编程语言的内在原因。

突破点2：支持高级语言C/C++扩展。不同的语言擅长不同的应用场景。例如继电器逻辑控制场景一般使用梯形图语言，因为梯形图语言与继电器接线网络非常相似；在编写复杂的算法时，需要高级语言。当上述五种标准编程语言在某些场景下无法扩展用户想要的功能时，系统也支持用户编写C/C++代码集成到运行时系统中，或者引入第三方成熟的C/C++语言算法（如视觉和人工智能等算法），扩大-3标准编程语言的应用范围。

突破点3：支持多核多任务调度。即支持处理器多核任务分配和基于优先级的多任务调度。多任务类型包括周期性任务、自由运行任务、时间触发任务和中断任务。

突破点4：支持灵活的数据组织。系统支持标准数据类型、用户自定义数组、结构、枚举和功能块；另外，支持指针类型，方便工程师配置更灵活的应用程序。

突破点5：可集成多种标准通讯协议和符合标准的运动控制功能。常见的总线协议有RTU、TCP、、、/IP、OPC UA等。

突破点6：采用编译代码生成技术。编译技术直接将用户逻辑编译成可执行的二进制机器码。与解释技术相比，编译技术的用户程序执行效率更高，约为传统解释技术的10倍。在逻辑简单的小型PLC应用中，解释技术的劣势并不明显。当应用于大中型PLC，甚至是运动控制器等需要高计算能力的控制器时，其劣势非常明显。这也是为什么国内厂商在小型PLC上仍然可以使用自己的系统，但在开发中大型PLC和运动控制器时只能购买国外软件的原因。

突破点7：支持在线“无干扰”修改逻辑。用户逻辑可在线动态修改国产楼宇自控软件，不影响现场控制过程。

突破点8：程序编辑调试手段丰富。支持仿真断点调试、图文语言、任务状态信息查看、调用堆栈查看、交叉引用查看、在线变量读写、观察列表、变量趋势查看、未定义变量自动声明、智能输入识别和日志记录，等功能。

本土化承担我国产业自主可控的重任

自动化控制产品（可编程控制器）是智能制造装备的重要组成部分，是先进制造技术发展和实现制造业自动化、数字化、网络化、智能化的关键支撑，是优化、优化和智能化的重要基础。产业结构升级。

在当前复杂严峻的国内外形势下，加快攻克重要领域“卡脖子”技术，有效突破产业瓶颈，牢牢把握创新发展主动权，是我国经济发展的重要政策。 .

在这一波浪潮下，作为自动化控制层的“操作系统”，国产-3可编程系统必须尽自己的一份力量，主动挑起“核心技术”和“基础软件”应有的责任。自动化控制器产品的标准开发提供了一个自主可控、便捷高效的统一软件开发平台，以促进新一代信息技术与制造业的深度融合和创新融合，以及信息技术的融合（ IT）和运营技术（OT）。真正融合贡献“一己之力”和“一技之长”。

张海伟创业团队推出的这款-3可编程系统，让我们看到了垄断冰融化的曙光，但我们可以猜到开始，但不一定能猜到结局。究其原因，在于创业团队和工控行业用户能否打破“操作系统”平台级软件给用户使用习惯带来的惯性，以及产品开发在服务和销售中一致性的制约。在新时代，更多像这样克服“卡脖子”点的产品将不断诞生，并在与国外产品的激烈竞争中逐渐发展壮大，成为我国工业软件领域本土化的重任。（本文作者：龚世月）