為什么需要上位機？上位機能替代PLC實現(xiàn)控制嗎？

什么是上位機？

上位機是一個廣泛用于自動化控制系統(tǒng)的術(shù)語，它通常指的是在自動化控制系統(tǒng)中，用于監(jiān)控和控制下位機（通常是嵌入式系統(tǒng)或者是PLC等）的計算機系統(tǒng)。上位機可以通過各種通信協(xié)議（如RS232、RS485、以太網(wǎng)等）與下位機進行通信，獲取下位機的運行狀態(tài)，發(fā)送控制命令等。上位機通常不可以單獨使用。

上位機控制示意框圖

在一些復(fù)雜的系統(tǒng)中，上位機可能還會負責數(shù)據(jù)的處理、存儲和顯示，以及與其他系統(tǒng)的交互等任務(wù)。例如，在一個工廠的自動化生產(chǎn)線中，上位機可能會負責監(jiān)控整個生產(chǎn)線的運行狀態(tài)、處理生產(chǎn)數(shù)據(jù)、與企業(yè)的ERP系統(tǒng)交互等。

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

上位機能不能替代PLC實現(xiàn)控制？

有小伙伴可能會問：上位機能不能替代PLC實現(xiàn)控制？

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

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）。如果想用上位機來替代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代碼實現(xiàn)，通信部分上位機本身具備，以此實現(xiàn)一個簡單的設(shè)備控制。

通過上位機來實現(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）主要實現(xiàn)邏輯控制，而上位機更多是通過通信實現(xiàn)上層控制，PLC的邏輯判斷與控制實時性優(yōu)于上位機。

上位機的功能

在常見的實際應(yīng)用中，上位機通常具有以下特點：

①數(shù)據(jù)通信：上位機和下位機之間的通信通常通過各種通信協(xié)議進行，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、校驗方法等，確保數(shù)據(jù)能夠準確無誤地在上位機和下位機之間傳輸。

②數(shù)據(jù)處理：上位機接收到下位機發(fā)送的數(shù)據(jù)后，會進行必要的數(shù)據(jù)處理。這可能包括數(shù)據(jù)的解碼、校驗、轉(zhuǎn)換、統(tǒng)計分析等。例如，上位機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，然后進行統(tǒng)計分析，以便于用戶理解和使用。

通過串口屏讀取PLC數(shù)據(jù)

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

④用戶界面：上位機通常會有一個用戶界面，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圖形界面，也可能是一個命令行界面，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

⑤數(shù)據(jù)存儲：上位機可以將采集到的數(shù)據(jù)存儲起來，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，上位機可能還需要與其他系統(tǒng)進行交互，如與企業(yè)的ERP系統(tǒng)交互，實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的共享和管理。

上位機實際應(yīng)用

根據(jù)上位機功能多樣性，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)自動化：在工業(yè)生產(chǎn)線中，上位機可以通過對傳感器、執(zhí)行器、機器人等設(shè)備的實時監(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)：上位機可以控制交通信號燈、監(jiān)控攝像頭、道路傳感器等設(shè)備，以實現(xiàn)交通流量的優(yōu)化調(diào)度，提高道路通行效率。

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

④環(huán)境監(jiān)測：上位機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)，達到對環(huán)境質(zhì)量的實時監(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)定運行和優(yōu)化調(diào)度。

上位機應(yīng)用場景圖

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

以上這些應(yīng)用場景僅僅是上位機應(yīng)用的一部分，實際上，上位機在許多其他領(lǐng)域和行業(yè)中也發(fā)揮著重要作用。隨著科技的發(fā)展，上位機將在更多領(lǐng)域發(fā)揮其優(yōu)勢，為我們帶來更多便利和價值。