我國當前在大規模工業(yè)過(guò)程控制技術(shù)方面，與西方國家相比，到底落不落后？落后在哪里？
對此問(wèn)題，可能許多在工業(yè)控制領(lǐng)域“潛水”多年的老手會(huì )抱有不屑一顧的態(tài)度：我國的工業(yè)控制技術(shù)根本就不存在落后的問(wèn)題，因為世界上最先進(jìn)的組態(tài)軟件、PLC或DCS我們都可以毫不受約束地予以應用，質(zhì)量及可靠性俱佳的知名品牌電器元件及材料也同樣早就得到了大范圍的普及！
事情果真如此么？對于工業(yè)過(guò)程控制來(lái)講，是不是使用上了最先進(jìn)的組態(tài)軟件、PLC、先進(jìn)的儀表及電氣元器件，一個(gè)工業(yè)控制系統自然而然地就成為了“最先進(jìn)”的呢？
絕不是如此！
在筆者看來(lái)，這種論調就仿如說(shuō)，一個(gè)普通人只要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的訓練，那么面對一架價(jià)值幾百萬(wàn)元的斯坦威鋼琴，他就可以彈出世界最美妙的鋼琴曲來(lái)。
所以這部分人的這種論調是否站的住腳，恐怕任何人都能給出答案。
不過(guò)拿鋼琴的問(wèn)題來(lái)理解我國工業(yè)控制系統與西方先進(jìn)技術(shù)之間的差距畢竟有些風(fēng)馬牛不相及，有沒(méi)有什么更確切的例子讓我們一下子就能大致了解我們與西方國家在控制技術(shù)方面“軟實(shí)力”差距的大小呢？
Windows系統是大家再熟悉不過(guò)的東西，在這方面我國與西方國家之間的差距，幾乎就相當于我國在工業(yè)控制體系上與西方國家之間的差距！
導致出現這樣巨大差距的問(wèn)題本質(zhì)何在？
問(wèn)題的本質(zhì)其實(shí)就是眼下許多大學(xué)生經(jīng)常問(wèn)的這個(gè)問(wèn)題答案：C語(yǔ)言的能力也非常強大，為什么不能采用C語(yǔ)言來(lái)參與Windows的程序編制，而必須是C++？
中國的大學(xué)畢業(yè)生總是“樂(lè )于”追究這類(lèi)問(wèn)題的真正原因，緣于中國的大學(xué)教育中，“面向對象”的思維還沒(méi)有成為大學(xué)教師們在系統構建方面的主流意識。
看到這里，那些并不認為中國的控制技術(shù)落的技術(shù)人員一定隨之產(chǎn)生這樣的詰問(wèn)：控制系統就是控制系統，它跟面向對象有什么關(guān)系？
當然有關(guān)系。因為在當代控制系統的規模和復雜程度跳躍式發(fā)展的今天，當我們面對的問(wèn)題的體量和復雜程度迅速發(fā)展到通過(guò)有限的方法和簡(jiǎn)單的管理手段已無(wú)法應對的時(shí)候，唯有面向對象的思維和手段，才是尋求破解當今越來(lái)越復雜問(wèn)題的根本出路！
看到這里，可能很多讀者對本文所欲敘述問(wèn)題核心內容產(chǎn)生了疑問(wèn)：無(wú)論是面向對象還是面向過(guò)程，這都是軟件世界中的概念，工業(yè)控制系統當中固然可通過(guò)工控機實(shí)現“面向對象”，但構成工控系統的除了工控機，還有PLC、尤其是還有以低壓控制柜、儀表等所組成的硬件系統，難道這些部分也存在“面向過(guò)程”還是“面向對象”的問(wèn)題？
沒(méi)錯！我國工業(yè)控制系統與西方國家先進(jìn)的系統構建理念的真正差距就在于此！就是因為無(wú)論是我國當下從事工控系統設計的技術(shù)人員的設計思路，還是幾乎全部的設計規范當中，還完全看不到以面向對象的思想構筑系統的一點(diǎn)點(diǎn)影子。在我國整個(gè)工控界，以面向過(guò)程的思路，而非以面向對象的方法來(lái)構筑控制系統，是我國當前工業(yè)控制系統遠遠落后于西方國家的真正原因！
為什么說(shuō)以面向過(guò)程的方法來(lái)構筑大的系統就必然是落后的？
因為龐大和復雜的對象無(wú)法用簡(jiǎn)單、原始的技術(shù)和材料通過(guò)無(wú)限堆積來(lái)構建。只有將龐大、復雜的目標的構筑過(guò)程細分為一個(gè)個(gè)獨立的小目標，且建立起這些目標間的科學(xué)關(guān)系，復雜對象的構筑過(guò)程才可完成及實(shí)現。
這個(gè)問(wèn)題其實(shí)可以用簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明。
在農村，以農村泥瓦匠的“技術(shù)”來(lái)壘豬圈，這通常絕對沒(méi)問(wèn)題；農村的民宅如果不是太復雜，這種“技術(shù)”通常也都能應付。但是面對以規范設計的住宅樓，這種“技術(shù)”就絕對不行了。
問(wèn)題出在哪里？
問(wèn)題出在住宅施工過(guò)程必須是由服從于現代化管理體制下的“建筑公司”、“工段”、“班組”等不同層級的施工單位，以及單位內不同專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員及工人，以各自解決自己負責的技術(shù)任務(wù)的運作形式，才能最終實(shí)現構建現代化住宅這個(gè)高層次的目標，而非一幫不分專(zhuān)業(yè)、沒(méi)有專(zhuān)業(yè)化的管理方法、不采用外購的商品化半成品材料，僅憑破石頭、爛泥巴作材料的農村泥瓦匠就可為之的。
在這里，現代化施工隊伍的作業(yè)方式就是面向對象的，而農村的泥瓦匠的施工方法便是面向過(guò)程的。
顯然，農村的泥瓦匠的技術(shù)不是不好，也不是沒(méi)有用處，而是拿這種“技術(shù)”來(lái)應對“建現代化住宅樓”這個(gè)目標時(shí)，它是落后的，是無(wú)法應付、無(wú)以為繼的。
問(wèn)題談到了這里，其實(shí)也就點(diǎn)到了本文的標題所指的問(wèn)題的實(shí)質(zhì)：我國的技術(shù)人員在工控系統的系統構建過(guò)程當中，所采用的系統構建的方法，其實(shí)與農村泥瓦匠并無(wú)太大差異！
怎樣判斷控制系統構筑過(guò)程中“面向過(guò)程”的問(wèn)題是否存在？
其實(shí)只要一個(gè)系統具備如下幾方面特征之一，便至少就可確定其構建過(guò)程存在面向過(guò)程的因素；同時(shí)具備1、2項，或具備第3項，便被認為這個(gè)系統是完全的面向過(guò)程的：
1 在由PLC構成MCC的系統構成模式下，硬件控制回路被設計成全部控制回路均位于一個(gè)個(gè)現場(chǎng)控制箱之內，或每臺設備的控制回路與其他設備的控制回路一同集中固定在大的電氣控制箱之內；
2 PLC的程序編制中，代表電機主接觸器的DO分量由梯形圖的梯形邏輯直接驅動(dòng)，而非由導出功能塊（施耐德系列PLC將其命名為DFB，西門(mén)子系列PLC將其命名為DB）實(shí)例化對象的輸出函數控制；
3 工業(yè)總線(xiàn)模式構成的大型系統（此系統模式下由于沒(méi)有PLC從而可形成“虛擬MCC”）中，組態(tài)軟件應用程序的編制過(guò)程未采用“對象模型”，而是直接對現場(chǎng)受控對象實(shí)施控制。
在上述幾條嚴格的考核標準面前，我國控制系統的設計者可以想想，在自己手下“誕生”的系統當中，有哪些項目能夠跳出這三條之外呢？
看到這里，可能許多讀者會(huì )更加不服氣：我現在設計的控制系統即便就是面向過(guò)程的，我也并沒(méi)覺(jué)得這樣做有什么不好，更無(wú)法想象得出面向對象的系統就一定會(huì )給我帶來(lái)什么樣的益處。
或許這些人真的沒(méi)見(jiàn)識過(guò)“面向對象的現代控制系統”到底是什么樣子，對這種控制系統的種種優(yōu)點(diǎn)缺乏體驗。
實(shí)際上兩者之間的性能差異有如天壤！
后者同前者相比，其巨大的長(cháng)處及優(yōu)點(diǎn)如下：
1 大大降低設計、制造及系統調試難度
實(shí)現了控制系統的全面的面向對象，就意味著(zhù)無(wú)論是PLC控制程序的功能和硬件功能便都可以通過(guò)類(lèi)對象來(lái)實(shí)現。而一個(gè)控制系統再復雜，構成系統的類(lèi)對象雖然數量很龐大，但類(lèi)的種類(lèi)最多只須十幾種便足以應付，所以一旦“軟件類(lèi)”及“硬件類(lèi)”設計完成，剩下的程序及硬件（低壓控制柜）的“設計”、“制造”過(guò)程便簡(jiǎn)單的多、容易得多了；
2 大大降低系統運行的故障率及故障排除時(shí)間
以一個(gè)個(gè)類(lèi)對象的有機結合所構筑的控制系統，其故障的查找及排查立刻就變得方便得多了，尤其是硬件部分，整個(gè)控制柜中絕大部分都是由有限的幾種硬件模塊構建，一旦哪個(gè)“類(lèi)對象”（即硬件模塊）的運行出了問(wèn)題，那么維修人員只需用備用的或其他未運行設備的模塊實(shí)施替換，一插一拔之間，問(wèn)題便得到了解決。而這種簡(jiǎn)單的“修復”過(guò)程相比照于那種電氣工程師及電工必須在帶電的大柜子里小心、仔細查找故障的硬件系統能夠快上多少倍、方便多少倍，想必任何一位讀者都能算計得過(guò)來(lái)。有統計表明，面向對象的模塊化控制系統相比照于面向過(guò)程的集中控制柜控制系統，控制系統的故障率占總故障率的比率，能從30%一步降到5%以下，系統的總的故障率一下子降低了1/4！
3 系統從“剛性”一步跨越到“柔性”
控制系統，尤其是控制系統中的低壓控制柜如能實(shí)現面向對象的模塊化設計，系統的構建真的幾乎接近于像“搭積木”那樣簡(jiǎn)單了，系統根據需要幾乎可做到可大可小，想擴容只需再插上幾個(gè)模塊便可完成大部分工作，甚至面向對象語(yǔ)言中“繼承”、“多態(tài)”的特征都不難實(shí)現。這些難得的特性，是過(guò)去那種將控制回路一排排地固定在大柜子內的面向過(guò)程的“剛性”系統無(wú)法實(shí)現、無(wú)法想象的。
4 使控制系統的標準化成為現實(shí)
無(wú)論哪個(gè)工業(yè)門(mén)類(lèi)，設計工作能否做到標準化，這是檢驗這個(gè)部門(mén)及行業(yè)現代化程度的重要標志。
由于控制系統自身的特殊性，這個(gè)領(lǐng)域的標準化工作的實(shí)現相比照于其他行業(yè)要困難得多。
在以往以面向過(guò)程構建控制系統的思想指導下，我國化工部等部門(mén)曾試圖采用以各種受控對象的“標準電路”的形式來(lái)實(shí)現標準化。但在實(shí)際應用中，受控對象的特性、種類(lèi)千差萬(wàn)別，建立起足以應對自然界各種受控對象的“標準電路”，這就仿如VB越來(lái)越龐大的標準函數庫，不改變思路，VB的標準函數庫的“建立”過(guò)程早晚有無(wú)以為繼的那一天。
面向對象的設計方法給上述已走入死胡同的思維指明了一條生路：在控制系統的設計過(guò)程中，可以將“硬件類(lèi)”設計得很簡(jiǎn)單，而那些復雜的性能則通過(guò)“軟件類(lèi)（即DFB類(lèi)）”，以及這些類(lèi)所能達到的繼承、多態(tài)等特性來(lái)實(shí)現。
如果面向對象的控制系統設計體系真的能夠得到完全貫徹，筆者估計，那么對于常規的工業(yè)過(guò)程控制而言，大概只需推廣不到20種標準化的“硬件模塊（類(lèi)）”，便足以應付工業(yè)控制過(guò)程當中99%以上的應用條件的需求。
以區區二十種不到的“標準模塊”，來(lái)代替現在就已達到不下200種的“標準電路”，進(jìn)步該有多么巨大、效益該有多么明顯？！
不用筆者再去向各位讀者宣傳和講解面向對象的工業(yè)控制系統的種種好處了吧？
可讀者看到這里一定會(huì )很著(zhù)急：面向對象的工業(yè)控制系統確實(shí)很好，但它成熟么？它已經(jīng)得到了大規模的應用了么？具體我們該上哪里學(xué)、看那本書(shū)呢？
答案都在清華大學(xué)剛剛出版的一部學(xué)術(shù)專(zhuān)著(zhù)——《面向對象的現代工業(yè)控制系統實(shí)用設計技術(shù)》當中，讀者的上述幾點(diǎn)迫切要求，此書(shū)都能給出圓滿(mǎn)的答案。此外，讀者在該書(shū)中還一定能看到另外讓讀者大感意外、大覺(jué)收獲的寶貴東西。
當然，話(huà)說(shuō)回來(lái)，閱讀這本書(shū)，對于當下我國的絕大多數自控、電氣、儀表專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)并非易事。
學(xué)吧，“啃”下了這本書(shū)，你絕對要比你現在的大學(xué)老師強多了。
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