通用自动化为智能工厂奠定了基础

通用自动化有助于在流程工业中实现智能工厂，并为用户的日常活动提供更多的自由和灵活性。

通过路易芳酮 2023年1月5日

提供:施耐德电气

学习目标

了解向智能工厂的转变以及流程制造商面临的挑战。
了解IEC 61499和IEC 61131-3如何影响通用自动化。
了解通用自动化的好处，以及以太网- apl和边缘设备等技术将如何提高用户的智能。

智能工厂和自动化见解

集散控制系统(DCS)用户正致力于消除自动化的专有特性，并致力于过程控制行业的通用标准。

通用自动化基于IEC 61499，旨在通过解决单一供应商锁定来解耦硬件和软件，这在过程工业中仍然是一个障碍。

嵌入可编程逻辑控制器(PLC)和分布式控制系统(DCS)世界的公司和工程师可能无法适应工厂车间发生的变化，也可能没有为未来的变化做好准备。

当DCS世界大声疾呼开放过程控制和消除专有控制时，我们在PLC世界几乎听不到这一点。那些参与其中的人似乎在自己的世界里沾沾自喜，把这些缺点视为自己世界的一部分。

在DCS世界中，有一些大客户站起来，要求过程控制世界通过开发将软件与硬件分离的自动化标准来做得更好，消除自动化的专有性质。他们并不孤单。

虽然自动化存在许多技术缺陷，但通用自动化可能会为推动行业向前发展提供基础步骤。通用自动化是一种基于IEC 61499标准的互操作性和可移植性的颠覆性技术通过解决该行业创新面临的最大挑战之一——单一供应商锁定，实现了硬件和软件的分离。

未来智能工厂

企业和用户需要问一下，他们是否对5到10年后的智能工厂有一个愿景。设备将如何连接?公司将与在专有世界中工作的供应商打交道，还是与在开放世界中工作的硬件制造商打交道?

这一愿景很难看到，因为技术和工厂投资的发展非常缓慢。如今，用户在工厂车间安装设备时看到的是小图片，因为大多数设备都可以选择通过以太网连接。所有这些设备都变得越来越智能，能够提供大量的数据分析。

不难想象，在不久的将来，工厂车间的所有设备和仪器都通过以太网连接。如果所有这些设备都连接在一起，而且都是智能的，为什么它们不能相互通话呢?这种连接即将到来，被称为边缘控制。

在PLC领域，程序员使用IEC 61131语言已经超过20年了。一些制造商比其他制造商更多地采用了它，但没有一家提供用他们的软件编程其他供应商的PLC的能力。没有一个正在开发的代码是可移植到另一个制造商的系统，创造了当今PLC世界非常专有的性质。但为什么会是这样呢?专利技术阻碍了创新，减缓了技术进步，限制了客户的选择。

还有一个2005年制定的标准叫做IEC 61499。这个功能块驱动的标准现在开始受到关注，因为现在正是使用它的时候。IEC 61499扩展了IEC 61131-3，改进了软件组件的封装，提高了可重用性，提供了独立于供应商的格式，简化了对控制器到控制器通信的支持。它的分布功能和对动态重新配置的支持为工业4.0和工业物联网(IIoT)应用提供了所需的基础设施。

然而，还有其他的发展标志着向智能工厂的过渡。

图1:ecostructure Automation Expert是世界上第一个基于IEC 61499互操作性和可移植性标准的通用自动化产品。通用自动化兼容的设备包括在变频驱动器(VFD)中运行的ATV dPAC控制器，M251 dPAC中等性能控制器，M580 dPAC高性能控制器，具有扩展的I/O可扩展性，以及Soft dPAC虚拟PLC和边缘计算，这是集成和灵活的。提供:施耐德电气

通用自动化公司正在向工厂标准迈进

有一群终端用户和制造商开始使用IEC61499和通用的自动化，这是一个独立的、非营利性的用户和供应商协会，管理基于IEC 61499标准的共享源运行时执行引擎的实现。这种级别的共享技术为便携式、可互操作的“即插即用”解决方案的生态系统提供了基础，并在工业自动化中创造了一个新的类别。

为什么这很重要?这是将硬件与软件分离的一大步。通过采用通用自动化，任何供应商使用IEC 61499的控制软件都可以在任何通用自动化硬件上运行。这允许最终用户在工厂车间选择一流的产品来匹配应用程序。

以太网- apl帮助现场仪器通信

具有高级物理层的以太网(以太网- apl)实现长电缆长度，通过本质安全进行防爆，并通过以太网供电(两根电线)。

基于IEEE和IEC标准，以太网- apl支持任何基于以太网的自动化协议，并将发展成为过程自动化社区的单一、长期稳定的技术。这个以太网标准是专门为制造业和加工工业制定的，以加速以太网通信扩展到现场仪器的采用。

智能设备扩展了工业数据流

现场设备和仪器正变得越来越智能。几年前，智能负荷管理设备问世，由一个以太网连接控制的一组智能电机起动器和接触器。在没有控制线或辅助触点的情况下，用户可以获得每个接触器的访问分析数据，帮助公司实现预测性维护和过程分析。智能设备在各种仪器上随处可见。

控制在边缘

当所有这些都放在一起时，公司开始形成一个关于未来工厂车间的愿景——一个软件与硬件断开连接的非专有世界。控制软件将像今天一样编程，能够将控制算法发送到边缘的智能设备。所有边缘设备将通过以太网连接，代码将是可移植的。由于通用自动化标准，最终用户可以选择一流的产品，而不管制造商。

图2:施耐德电气列克星敦公司的员工使用增强现实(AR)、远程监控和预测性维护等数字工具来提高能源效率、可持续性和节约成本。施耐德电气的其他智能工厂技术包括Tesys Island，由一个以太网连接控制的智能电机启动器和接触器，以及EAE DiscoveryPack，允许软件免费使用一年，具有工程许可激活和无限软dPAC运行许可。提供:施耐德电气

下一代自动化平台可以实现互操作

下一代自动化平台的软件是基于通用自动化概念和IEC 61499构建的，以解决新的联网工厂车间问题。控制器为边缘提供了分布式架构。软件中的控制算法可以部署到各种控制器和兼容的通用自动化合作伙伴IO设备上，证明了一流的概念，例如运行在变频驱动器(VFD)内部的控制器，具有可扩展I/O的中高性能控制器，以及虚拟PLC和边缘计算。

随着自动化世界继续从以硬件为中心的系统转向以软件为中心的系统，公司需要创建工具和产品来满足新的需求。连接性、边缘控制、云数据、网络安全、分布式控制和数字双胞胎等需求将推动工厂车间自动化的变革。通用的自动化是迈向单一工厂地板标准的伟大开端，用户将从中受益。

路易芳酮美国系统和架构经理在哪里施耐德电气．由网页内容经理克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com．