揭秘新发布的开放自动化平台

你的自动化有多开放?工业自动化的开放程度各不相同。回顾自动化开放的历史,以及IEC 61499标准对分布式控制系统的帮助。

通过石史 2022年5月14日
提供:施耐德电气和CFE媒体的工程师新产品数据库

学习目标

  • 了解什么是开放自动化平台。
  • 研究IEC 61499如何使编程独立于底层系统设备。
  • 回顾开放式自动化平台能给用户带来的价值。

随着自动化制造商将数字化转型和智能制造作为其战略使命的一部分,施耐德电气提出了完全开放的自动化概念,以软件为中心的工业自动化系统,施耐德电气EcoStruxure automation Expert。

开放式自动化有着悠久的历史。工业自动化的开放程度各不相同。其中包括工业通信协议的开放、硬件的开放(基于工业PC)以及以PLCopen为核心的控制软件编程的开放。

施耐德电气的努力会推动工业自动化的开放吗?完全开放的自动化能否实现?这是一个什么样的平台ecostrucxure自动化专家施耐德电气?什么样的开放问题可以被解决?这个平台的现状和未来如何?王强军,EcoStruxure自动化专家中国区负责人,参与平台开发,施耐德电气(中国)有限公司工业自动化事业部市场经理。

什么是开放自动化平台?

在自动化方面,几乎每个大型工厂都有自己的平台。此外,还有IIoT平台、云平台、数据采集平台等平台。施耐德电气的开放式自动化平台做什么?是一个平台吗?

强军表示,ecostrucxure Automation Expert不仅仅是软件;这是一套完整的系统。

它是一个集成开发工具,一个集成开发环境(IDE)。它是工业自动化应用开发的工具。它可以开发、配置、建模和设计自动化项目和项目。它可以自动生成人机界面(HMI),可以部署到工业计算机或计算机上。

它有一个数据库,可以存档和存储事件、记录、趋势和其他数据。有一些库文件,包括各个行业的行业库。

它有自动化硬件,如用于大型控制系统的M580控制器,用于机器自动化的M251系列可编程逻辑控制器(PLC),支持以太网的Altivar逆变器等。

还有一个运行时环境,这是一个软可编程自动化控制器(PAC)运行时,可以在PC上运行。

这些共同构成了一个自动化开发平台。

为什么这个平台是一个开放的自动化平台?

开放式自动化是指自动化产品的互联互通、即插即用、软件代码的重用和可移植性。这种开放性一直是自动化行业的目标。什么时候自动化平台被认为是开放自动化平台?

强军指出,开放自动化并不等同于开放源代码。它指的是自动化系统与其他制造商的其他系统和硬件的方便集成;这被称为水平集成。

一些技术,如大数据分析、物联网和人工智能,需要轻松集成到工业控制系统(ICS)中;这就是所谓的垂直整合。

施耐德电气生态结构自动化专家通过创建一个新的以软件为中心的工业自动化系统类别,改变了工业自动化的游戏规则。它是第一个通用自动化产品,开启了互操作性的新时代,终端用户可以选择最好的技术来满足任何需求,而无需考虑供应商。提供:施耐德电气和CFE媒体的工程师新产品数据库

施耐德电气生态结构自动化专家通过创建一个新的以软件为中心的工业自动化系统类别,改变了工业自动化的游戏规则。它是第一个通用自动化产品,开启了互操作性的新时代,终端用户可以选择最好的技术来满足任何需求,而无需考虑供应商。提供:施耐德电气和CFE媒体的工程师新产品数据库

IEC 61131-3开放,但不容易互操作

早在1993年,国际电工委员会(IEC)就制定了统一PLC、分布式控制系统(DCS)、工控机(IPC)、计算机数控(CNC)和监控与数据采集(SCADA)编程系统的国际标准IEC 61131-3,这是迈向开放自动化的第一步。目前,大多数自动控制器支持IEC 61131-3的编程规范。

然而,IEC 61131-3是一个设备的编程标准。为控制器开发的程序只能部署到控制器上。该程序很难转移到另一个供应商的硬件上。当系统需要扩容和升级时,需要对系统之间的接口进行反复编程和定义。

IEC 61499,独立于底层系统设备

为了满足复杂工业系统的要求和对可重用性、可移植性和可操作性的要求,IEC开始开发IEC 61499标准,并于2005年完成发布。

IEC 61499是一个系统级可执行建模语言规范。提出了一种独立于底层系统设备的应用模型,将面向组件的控制软件以功能块的形式封装成软件组件,并通过连接功能块以直观的图形形式对控制算法进行建模。通过对功能块的标准化打包,实现软件的可重用性,实现软硬件解耦。因此,IEC 61499是开放式自动化的顶层设计。

从开发理念到各个功能模块,施耐德电气生态结构符合IEC 61499标准,是一个开放的自动化平台。也就是说,只要是按照IEC 61499标准开发的软件或功能块和行业库,都可以在这个平台上使用。支持iec61499操作环境的硬件可在此平台上进行编程和配置。

开放式自动化平台能给用户带来什么价值?

开放式自动化平台能给用户带来什么价值?

强军表示,ecostrucure Automation Expert的核心是IEC 61499,具有一定的优势。IEC 61499通过功能块封装实现了软硬件的解耦。这简化了不同硬件和系统之间的互连、互操作性、软件可移植性和重用,从而带来了极大的灵活性。

例如,工业自动制导车辆或机械手的控制可以封装在一个功能块中。每次使用自动引导车辆(AGV)或机械手时,无需编程即可使用软件中的功能块。

IEC 61499还采用面向对象的方法封装了函数块。而不是原程序执行过程中基于时间的扫描IEC 61131 - 3在编程语言中,它改变为基于事件驱动的功能块的执行过程,这更符合现代软件工程。它可以使It工程师更容易理解操作技术(OT),降低信息技术(It)在自动化领域的应用难度。此外,这种基于组件的面向对象的封装模式与OPC UA信息模型一致,可以将IEC 61499与OPC UA相结合。

例如,泵被封装成一个功能块后,其各种逻辑和参数都在功能块中,无论使用什么SCADA系统、制造执行系统(MES)系统还是3D仿真系统,都可以对外通信。如果采用OPC UA,只需少量工作就可以成为OPC UA信息模型,降低了数据集成或工程集成的难度。这样,IT工程师和OT工程师只需要了解如何使用功能块之外的接口。不需要理解函数块内部的算法。

石史是执行总编,控制工程中国.由内容经理马克·霍斯克编辑,控制工程、《媒体mhoske@cfemedia.com。

关键词:开放式自动化,IEC 61499

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作者简介:控制工程中国执行主编