工業(yè)控制系統(tǒng)的架構(gòu)正經(jīng)歷從集中式到分布式的深刻變革，其技術(shù)演進(jìn)遵循IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)向IEC 61499標(biāo)準(zhǔn)的范式遷移。

傳統(tǒng)集中式PLC采用“掃描-執(zhí)行”的循環(huán)工作機(jī)制。以西門子S7-1500系列為例，其OB1組織塊以固定周期（通常1-100ms）循環(huán)執(zhí)行，每個(gè)掃描周期包含輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段。這種架構(gòu)在處理200點(diǎn)I/O以下的小規(guī)模系統(tǒng)時(shí)具有確定性優(yōu)勢(shì)，但當(dāng)I/O規(guī)模超過(guò)5000點(diǎn)時(shí)，掃描周期延長(zhǎng)將導(dǎo)致控制實(shí)時(shí)性下降。

分布式控制通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線（如PROFINET IRT）將控制功能下放。貝加萊的X20系統(tǒng)采用等時(shí)同步模式，通過(guò)精確時(shí)鐘協(xié)議（IEEE 1588）使所有從站設(shè)備的時(shí)鐘同步誤差小于1μs。其智能從站模塊（如X20CM4820）內(nèi)置ARM Cortex-R5處理器，可獨(dú)立執(zhí)行PID調(diào)節(jié)、FFT分析等實(shí)時(shí)任務(wù)，僅將處理結(jié)果上傳至主站，使網(wǎng)絡(luò)負(fù)載降低70%。

IEC 61499標(biāo)準(zhǔn)定義了基于功能塊的分布式控制模型。每個(gè)功能塊封裝特定控制算法，通過(guò)事件觸發(fā)機(jī)制異步執(zhí)行。在包裝生產(chǎn)線的案例中，灌裝、封蓋、貼標(biāo)三個(gè)工站被建模為三個(gè)復(fù)合功能塊，它們通過(guò)發(fā)布/訂閱模式交換數(shù)據(jù)。當(dāng)某個(gè)工站故障時(shí)，系統(tǒng)可通過(guò)功能塊遷移技術(shù)將控制邏輯動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移到備用控制器，實(shí)現(xiàn)故障無(wú)縫切換。