很多工厂现在面对的自动化改造问题，并不是设备完全不能使用，而是设备还能正常生产，控制系统却已经明显跟不上新的管理要求。一条运行十几年甚至二十年的生产线里，可能同时存在不同年代安装的PLC、变频器、仪表、远程I/O和操作站，设备来自不同厂家，通信方式也不相同。有些设备仍然通过Modbus运行，有些后来增加了工业以太网，还有一些老设备只能通过原来的专用协议交换数据。单独看每一台设备都没有必须立即淘汰的理由，但当工厂希望把生产数据集中起来、增加远程监控或者重新调整生产线时，不同系统之间能不能真正连接，往往比单台控制器的性能更先成为问题。8月20日，施耐德电气在最新发布的工业自动化技术内容中再次把这一问题放到重点位置，提出通过开放通信和软件定义自动化，减少传统自动化系统长期存在的硬件绑定和系统孤立现象。

传统工业控制系统长期按照相对封闭的方式发展，同一个品牌内部的PLC、HMI、SCADA和远程I/O通常能够顺利配合，一旦需要连接其他年代或者其他厂家的设备，工程人员就可能需要增加协议转换器、网关或者重新开发通信接口。生产线规模较小时，这些问题还能通过单独调试解决，但设备运行时间越来越长之后，一家工厂内部往往会积累几代自动化产品，每一次技术改造又会增加新的设备，最终形成大量彼此独立的小系统。施耐德电气此次提到的OPC UA、MQTT、DNP3和Modbus并不是刚刚出现的新协议，它们真正受到重视的原因，是制造企业越来越不愿意为了接入新的管理系统，就把仍然能够工作的现场设备全部更换。通过开放协议把老控制系统、新设备和上层平台逐步连接起来，已经成为很多存量工厂更现实的改造方式。

这种改造方式与过去建设一条全新生产线有很大区别。新设备可以从控制器、驱动、通信到软件全部按照统一架构设计，而老工厂往往不能长时间停产，更不能因为增加数据采集功能就更换整套控制系统。生产部门首先考虑的通常还是设备能不能继续生产，因此自动化升级必须绕开大规模停机，在原有PLC、仪表和现场执行机构仍然工作的情况下逐步增加新的通信和数据层。以一台老设备为例，如果原来的控制逻辑长期稳定，并没有必要为了接入新系统重新编写整套程序，更可行的方法是通过边缘控制器、远程I/O或者通信设备把关键运行数据提取出来，再送到SCADA或者上层管理系统。当部分原有设备真正进入更换周期时，再逐步使用新的控制器和网络设备替代，这样能够把一次高风险的大改造拆成多个可以控制的项目。

软件定义自动化正是在这样的背景下受到关注。施耐德电气目前推进的EcoStruxure Automation Expert基于IEC 61499分布式、事件驱动自动化标准，其基本思路是降低控制应用与特定硬件之间的绑定程度，使控制软件能够在更加开放的运行环境中部署。这里需要注意，软件定义自动化并不等于工厂以后不需要PLC、工业计算机或者现场控制设备，实际的输入输出、运动控制、通信和安全功能仍然需要硬件完成。发生变化的是控制应用与硬件之间的关系：过去更换控制器往往意味着程序、通信甚至工程项目都要重新处理，而新的架构希望让软件拥有更强的可移植性，使设备生命周期不再完全跟随某一代控制硬件。施耐德电气已经在今年6月发布EcoStruxure Automation Expert 26.0版本，并继续把这一架构应用于水处理、矿业和其他连续生产场景。

对于工厂设备维护人员来说，这种变化的实际价值最终还是要落到故障处理上。多品牌设备并存最大的麻烦之一，是不同系统拥有各自的工程软件和诊断方式，一条生产线停机以后，维修人员可能先要判断故障来自PLC、驱动器、通信网络还是现场传感器，然后再进入不同的软件查看状态。如果设备数据能够按照统一方式进入监控系统，操作人员可以更快看到哪个工位停止、哪个通信节点异常以及哪个现场信号没有返回。开放通信本身不能消除设备故障，却能够减少设备之间的信息隔离，让原来只能在现场控制器中看到的数据进入统一监控环境，这对于跨车间、多生产线以及分散式设备的管理尤其重要。

工业连接和现场布线也会随着这种改造方式发生变化。设备联网数量增加以后，现场不仅有传统的电源和I/O线路，还会增加工业以太网、串行通信以及不同类型的网络接口。一些原来直接接回中央控制柜的传感器，会逐步接入附近的远程I/O；部分独立运行的变频器和仪表也可能接入工业网络。设备改造越强调模块化，连接器、端子、工业网线和预制线缆的可靠性越不能忽视，因为控制系统开放以后，现场通信节点数量通常会比过去更多。一个网络接口松动或者一条通信线路受到干扰，影响的不再只是一个简单检测信号，还可能造成一组设备之间的数据交换中断。

不过，开放协议也不是把所有工业设备连接起来之后就能自动解决问题。不同设备的数据格式、变量命名、时间同步方式和控制权限仍然需要工程设计，老设备甚至可能根本没有适合直接联网的接口。与此同时，控制网络开放程度提高之后，网络分区、访问权限和设备安全也必须同步考虑。对于生产企业而言，真正合理的升级并不是追求把所有设备一次性接入同一个平台，而是先区分哪些数据确实需要向上传输，哪些控制功能必须继续留在现场，哪些老设备值得保留，哪些已经到了更新周期。自动化改造最终仍然要服从生产可靠性，而不是为了增加软件功能改变已经稳定运行的控制逻辑。

从当前工业现场的实际情况来看，存量设备改造很可能比完全新建生产线形成更长期的自动化需求。大量PLC、变频器、仪表和控制柜仍然具有使用价值，但它们已经进入需要增加数据接口、远程监控和统一管理能力的阶段。施耐德电气此次重新强调互操作和软件定义自动化，反映的正是这种市场变化：下一轮工业自动化升级未必表现为工厂把原来的设备全部拆掉重新安装，更常见的情况可能是在现有设备上增加工业通信、远程I/O、边缘控制和新的软件层，再随着设备自然更新逐步完成整个控制系统的替换。

对工控市场来说，这种渐进式升级意味着传统产品并不会因为软件化而失去位置。PLC、远程I/O、工业交换机、通信网关、传感器、工业连接器和现场控制设备仍然是整个系统能够工作的基础，只是这些产品之间需要具备更好的互联能力。过去选型时重点看单台设备能不能完成控制功能，今后的设备厂和工厂用户还会越来越关注它能不能方便地接入现有系统、数据能不能正常交换，以及几年后更换硬件时是否必须重新改造整条生产线。自动化系统真正开始变化的地方，并不是控制柜里少了一台什么设备，而是不同年代、不同品牌的设备正在被要求在同一个生产体系中长期共同工作。