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智能制造时代,工业自动化平台迈向开放

       随着个性化需求时代的到来,企业为了灵活应对外部市场需求,传统生产体系要向智能工厂模式转变,需要具备互操作性、分散化、模块化、实时性、面向服务等方面的特点。要实现这一目标,企业需要打破封闭专用的工业自动化系统,让各种复杂的工业自动化设备之间能够交互、兼容、协同,并快速建立高效的运营管理体系来满足定制化生产需求,同时实现工艺控制的高精度要求。

       自动化控制系统的封闭性和专用性依然存在

       目前在生产车间,企业更多的是采用总线技术来实现自动化设备的互联,然而这种方式只能解决基本的数据采集和协调问题。一直以来,工业自动化领域涉及的硬件设备种类繁多,存在封闭性和专用性,软硬件深度绑定,通讯协议与接口不统一,复用性差。如果采用传统的集中控制方法,不同协议需要进行协议转换,在系统集成过程中,软件“硬化”现象严重。此外,对于那些老旧设备,其控制系统维护和升级成本昂贵,用户始终无法真正深入软件环境来打破壁垒。

       从市场的角度来看,自动化系统厂商也一直围绕着“硬件+软件”的捆绑模式在演进,即使同一供应商的PLC、伺服、变频器等不同产品,往往有各自的适配软件,给客户在产品选型、编程、产品参数设定带来诸多不便,只能通过供应商提供的组态工具与控制器进行有限的交互。

       在IT技术飞速发展的今天,这种封闭性和专用性,极大地阻碍了自动化控制软件的升级迁移,以及OT与IT深入高效的融合。

如何让工业自动化系统走向开放?

       万物互联时代,要推进工业互联网的应用,实现智能制造,建立全开放、互操作的自动化系统才是工业自动化的出路。要想真正做到IT与OT融合,首要目标就是填平这道鸿沟,彻底自我革新,融入到开放的自动化生态环境中。

       在市场需求的大力拉动下,工业自动化必然会发生跨越性变化,逐步从封闭走向开放。开放的自动化生态的内涵就是自动化行业的标准化与开放式的资源分享,通过各项标准的制定为工业自动化提供商创造良好的兼容性与合作,同时也为制造企业带来更多灵活性与成本优势。

       要实现工控系统的开放性,首先要打破壁垒,建立自动化领域的行业标准。例如,PLC编程语言的IEC61131-3国际标准是 IEC国际电工委员会制定的工控领域全球标准。IEC61131在工业控制场合得到了长期大量的使用,为大多数编程工程师所熟悉。但IEC61131标准适合单机运行,要实现分布式控制的设计不仅工作量大,还需要大量的手动修改,效率不高。

而另一种IEC 61499标准是一种基于事件触发功能块的可执行系统级建模语言,提供了逻辑代码标准化封装方法。IEC 61499标准改变了多年来控制硬件与软件一直紧紧捆绑在一起的状态。它不仅很好的解决了不同厂商设备间的可移植性、可配置性和互操作性问题,同时还解决了软件和硬件独立性的问题。

       工业自动化平台开放进程加速

       当前,工业自动化领域的主流厂商等正在致力于打破工业设备的封闭性和专用性,推出开放式工业自动化平台。

       台达推出的思图平台DIAStudio,作为一体化开发平台,它取代了传统封闭式的开发方式,可让设备开发者快速完成对台达自动化产品(如PLC、HMI、伺服、变频器等)的选型、参数设定、联网调试等操作,缩短系统配置时间,提高设计便捷性。

       博世力士乐借助全新的ctrlX AUTOMATION,消除了机器控制系统、IT和物联网之间的传统界限。凭借可扩展平台,灵活创建集中式和分散式自动化拓扑,并通过Linux实时操作系统、开放标准、应用编程技术、基于网页式的工程和全面的物联网连接,ctrlX AUTOMATION将工程调试时间和工作量减少了30%至50%。

       2020年,施耐德电气推出了全球领先的以软件为中心的EcoStruxure开放自动化平台(EcoStruxure? Automation Expert),这是一款创新的基于IEC61499标准的开放自动化产品。EcoStruxure通过软件硬件解耦,推动工业自动化领域的‘即插即生产’,切实解决了厂商之间应用软件的可移植性、可配置性和互操作性问题,促进工程设计与运营领域的效率跃升。

       总结

       总的来看,目前开放式工业自动化标准及平台的构建仍处于探索阶段,应用和推广上仍显不足。行业标准组织、自动化厂商、系统集成商以及制造企业需要紧密联合起来,共同塑造开放式工业自动化的应用生态。展望未来,工业自动化走向开放是无法阻挡的必然趋势,只有这样才能真正实现IT与OT的深度融合,工业4.0、智能制造、工业互联网才能从梦想走向现实。

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