(接上期 2：各类控制系统的开放进展）
3 开放式控制系统的形成

3.1 开放性控制系统的概念
　　长期以来，制造与生产企业所采用控制系统大多是专用的、封闭的体系结构，其构成系统的硬件是按照各自的标准度身定制的。无论是DCS，PLC还是FCS，虽然它们具有结构简单、技术成熟、产品批量大等优点，但相对日新月异的生产要求，也越来越暴露出其固有的缺点。在许多情况下,当用户要想进行功能上的扩展或变化时，都必须求助于系统的提供商，如想把特殊要求融入到控制系统中去时,由于它们的封闭特性那是不可能的。再者，由于采用了专用的控制系统，如制造厂家想转化一种控制系统将变得极为困难。诸如此类，无形中不仅提高了制造企业的成本，也成为控制系统升级换代的"瓶颈"。
　  市场全球化的后果是竞争空前剧烈，从而要求制造商具有较强的市场适应能力，因而市场对适合中小批量加工，具有良好柔性和多功能性的制造系统的需求已逐步超过对大型单一功能的制造系统的需求。这一趋势促成了一个新概念的产生，即模块化、可重构、可扩充的软硬件系统，这就是开放式控制系统。这一系统不仅能够快速、经济地适应新的加工需求，而且为制造厂提供了将其技术与任何第三方的技术或产品进行集成的可能性。
　  开放式控制系统的概念在80年代就已出现。早在1981年，美国国防部为了减少军备制造对日本控制系统的依赖性，开始了名为“下一代控制器（NGC）”的计划，并成立了“美国国家制造科学中心（NCMS）”，其主要目的是拟订并推进关于新一代开放式控制系统的详细分析与规范。作为NGC的后续工作，美国国防部启动了OASYS项目，其目的是建立并安装8套控制器，并在6种不同场所对其进行测试。其后有许多相关的研究计划在世界各国相继启动，其中影响较大的有美国的OMAC、 欧洲的OSACA和日本的OSEC等计划。
　OMAC计划
美国的汽车工业为解决自身发展过程中碰到的一系列问题，由克莱斯勒、福特和通用三大汽车公司于1994年开始了一项名为“开放式、模块化体系结构控制器（OMAC）”的计划。该计划的目标是降低控制系统的投资成本和维护费用，缩短产品开发周期，提高机床利用率，提供软硬件模块的“即插即用”和高效的控制器重构机制，简化新技术到原有系统的集成，从而使系统易于更新换代，尽快跟上新技术的发展，并适应需求的变化。其主要动机是向供应商和技术开发团体公布控制器用户，尤其是汽车制造业的需求，以期他们明白并更好地理解用户的需求，从而能在市场上购买到满足其要求的产品。
由于OMAC的成员是控制器的用户而不是开发商，这就决定了其性质和目的，从而也就决定了它产品化、实用化步伐不可能很快。事实上美国工业界认为OMAC是一种概念，而不是一种控制器或标准。OMAC自身也意识到这一问题，它目前正逐步与OSACA等进行联合。
OSACA计划
    OSACA（Open System Architecture for Control within Automation System）是1990年由欧共体国家的22家控制器开发商、机床生产商、控制系统集成商和科研机构联合发起的，并于1992年5月正式得到欧盟的认可，纳入欧盟ESPRIT-Ⅲ项目计划。这实际上是第一阶段OSACA-Ⅰ，它于1994年结束，完成了OSACA规范和应用指南的制定。其第二期工程OSACA-Ⅱ（ESPRIT 9115）于1996年4月结束，主要完成依照OSACA规范为其系统平台开发标准、通用的软件模块和通用的OSACA系统平台，建立一个五轴制造系统环境，用以调试、验证、扩展前一阶段的各种规范。OSACA第三阶段为IDAS OSACA（Information Dissemination and Awareness Action）于1997年1月开始，计划历时18个月，推广OSACA思想及前期工作的技术成果。同时为了建立一个国际性的标准，而与日、美的相关机构进行接触。OSACA的目标之一，是使自己成为自动化领域的通用国际标准，故开始它就将研究范围涵盖了整个自动化领域，并投入了巨大的人力、物力。
OSEC
    日本的“控制器开放系统环境（OSEC）”，由东芝机器公司、丰田机器厂和Mazak公司三家机床制造商和日本IBM、三菱电子及SML信息系统公司共同组建。其目的是建立一个国际性的工厂自动化（FA）控制设备标准。OSEC以日本国际机器人和工厂自动化研究中心（IROFA）所提出的CNC系统参考模型为基础，提出了一个开放体系结构。实现了IROFA的参考体系结构，并增加了定制和分化产品的功能。

3.2　国际控制系统制造商的开放路线
    2003年，全球自动化行业的控制系统市场大约为每年100亿美元左右，其中99%被传统的不开放系统所占据。据国际权威机构美国自动化市场研究公司ARC（AUTOMATION RESEARCH CORP.）调查预计，在亚洲，基于PC的控制系统、以太网的I/O模件等开放式系统的销售额预计近两年的增幅达到145%，所以，可见在控制系统市场中，开放系统的增长率远远高于传统的控制系统。
    资金永远是向高利润的方向流动的，那么，国际的竞争对手会对这么大的市场坐视不理吗？当然不会。但是，分析这些DCS和PLC的制造商面对开放性的大趋势所采取的策略，却是微妙而饶有趣味的。
    首先，国际大型控制系统虽然绝对有能力推出自己的开放式控制系统，但是却都迟迟按兵不动。什么原因呢？
    几乎所有的制造商都已认识到了开放系统必将是自动化系统的未来。无论是GE，还是ROCKWELL，还是FOXBORO，以及日本横河公司，在他们的新产品样本中，都可以看到“开放性”的字样。但是，他们的开放性通常都是在原有的系统上层加上一些接口实现局部的互连和通信，并非真正意义上的开放。不要说控制器的底层，就是在操作站这一层，他们在实现与外界通信方面存在着重重困难。这种状况的产生并不是由于他们无法开发出全开放的系统，而是出于其产品战略考虑不愿也不能这样做。以西门子为例，目前，主推的是西门子用了15年时间才开发出来的S7系统，2002年的工业控制产品的销售额约为140亿马克，如果西门子要推广新的开放式系统，必然要争夺现有的S7系统的市场，而新的系统能否为现有的西门子的用户所接受，还是一个未知数，况且目前其它开放式系统的市场总额才几亿美元，尽管这个市场的增长率较高，但西门子绝对不可能为了总共几千万美元且风险极大、竞争能力不强的少量市场而放弃已经现成的数十倍的市场。西门子是这样，霍尼韦耳是这样，GE、AB都是这样。
    那么，这些公司对于开放式系统市场是否只能坐视不理、无能为力呢？也不是。目前，各个公司均在考虑用现有的产品组合出形式上的“开放式”系统。如西门子的PCS7和 WINAC，实际上就是用工控机下挂S7的PLC而组成的概念性的系统，宣传口号是“不仅仅是基于PC的PC控制”，典型地表示了其一方面不想在开放式系统领域落后于他人，同时又不想失去老用户的复杂情结。美国通用电气在2000年底推出了HCS，实际上就是用原来的产品FANUC90-30和90-70加上工控机和软件而组成的概念性的产品，才用了“为用户量身定做（TAILORED）”的概念，口号是“把DCS和PLC的优点结合起来”；也具有同样的心理。日本横河最新的CS系列“开放式系统”，操作系统由UNIX转为NT，标志其从自我封闭产品转向迎合潮流面向开放，但组态软件始终采用其公司自己的开发系统，硬件结构均仍是专用系统，与老系统通讯需要加装专用通讯单元，上位通讯只能转化为ACCESS数据结构，并且对客户端要加装特别软件包，产品开放程度和对外通讯能力很差。类似的还有ROCKWELL-AB的CONTROL-LOGIC，FISHER-ROSEMOUNT的DELTA-V等等，都是新瓶装老酒，将原有的专用系统加上“开放”的标签，半推半就地走上开放式系统市场竞争的舞台。他们的目的都是相同的，那就是既不错过开放式系统这班航船，又可以将原有的系统尽量多地销售出去。
所以，从以上分析可以得出结论，在开放式系统的市场竞争的初级阶段，国外各大控制系统制造商会迎合发展趋势推出自己的开放式系统，但是均会以其目前的产品为基础，在软件平台、通讯方面做些装饰性的工作，而不会真正推出全方位的真正的开放式系统。因为这样做对他们现有系统的市场所带来的损失是他们不愿承受的。

3.3 目前开放式系统开发存在的问题
    目前国际上已有的开放性控制系统从严格的角度来看，它们还不具备开放性控制系统的本质特征，仍有许多需要改进之处。
    首先，开放式控制系统的概念不清晰，没有解决开放控制系统的平台问题。各系统所采用的体系结构和通信协议并不一