隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，應(yīng)如何在智能工廠的解決方案中更好的融入現(xiàn)代信息化技術(shù)？是當(dāng)前眾多自動(dòng)化廠家的一大專(zhuān)注要點(diǎn)。本文整理自12月20日“2020智能制造＆中國(guó)運(yùn)動(dòng)控制／直驅(qū)行業(yè)發(fā)展高峰論壇——運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用分論壇”，研華科技PAC產(chǎn)品經(jīng)理呂鑫的發(fā)言。他為大家詳細(xì)的梳理了信息化技術(shù)時(shí)代智能裝備及智能工廠發(fā)展詳細(xì)脈絡(luò)及趨勢(shì)，并為大家清晰展現(xiàn)，研華是如何打通自動(dòng)化控制解決方案中自動(dòng)化與信息化的任督二脈？緊跟時(shí)代需求，生產(chǎn)出基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的智能控制器的，希望為大家提供參考與幫助。

 信息化技術(shù)驅(qū)動(dòng)裝備智能化、高度整合化發(fā)展

隨著第四次工業(yè)革命的到來(lái)，客戶需求與產(chǎn)品技術(shù)加速更新迭代，正在不斷挑戰(zhàn)每一位工控人以往的知識(shí)儲(chǔ)備和工藝訣竅。在這樣的大背景下，我們應(yīng)如何滿足工業(yè)4.0時(shí)代裝備智能化及高度自動(dòng)化要求......

首先我們從自動(dòng)化設(shè)備的大環(huán)境來(lái)分析，傳統(tǒng)工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的大腦有兩大發(fā)展趨勢(shì)，一是PLC，例如三菱、西門(mén)子等品牌，他們的特點(diǎn)在于硬件可靠性高、IO靈活、實(shí)時(shí)性高、軟件穩(wěn)定性高，編程難度小等；二是IPC，其具有開(kāi)放性好、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、實(shí)現(xiàn)視覺(jué)、數(shù)據(jù)庫(kù)、云計(jì)算等功能、輕松實(shí)現(xiàn)高級(jí)算法等優(yōu)勢(shì)。但是隨著信息化時(shí)代的到來(lái)，客戶需求及廠商對(duì)機(jī)器生產(chǎn)節(jié)拍、生產(chǎn)方式的改變，正驅(qū)動(dòng)裝備的智能化發(fā)展，自動(dòng)化設(shè)備也出現(xiàn)PLC和IPC優(yōu)勢(shì)逐漸融合趨勢(shì)。

智能裝備具有數(shù)據(jù)獲取、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器視覺(jué)、MES、ERP、人工智能、機(jī)器人控制、多軸運(yùn)動(dòng)控制、邏輯IO控制等眾多優(yōu)勢(shì)，一些大廠在傳統(tǒng)精密機(jī)械制造向智能裝備或柔性化智造生產(chǎn)線的轉(zhuǎn)變過(guò)程中，帶給消費(fèi)者的價(jià)值不僅是效率上的提升，還包含括品質(zhì)的穩(wěn)定、人力成本管理，資源成本的降低及安全生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)，甚至最終可以幫大家預(yù)測(cè)保養(yǎng)以及能源和訂單的自動(dòng)優(yōu)化。

想做到柔性化生產(chǎn)，需要解決哪些問(wèn)題？我們先從工廠端演變的過(guò)程來(lái)看。如上圖，左邊是工廠常見(jiàn)的I/O、PLC、SCADA、MES、ERP五層架構(gòu)，若轉(zhuǎn)變?yōu)橛疫叺默F(xiàn)場(chǎng)端——控制層——管理層的簡(jiǎn)單扁平化架構(gòu)，在系統(tǒng)穩(wěn)定性提升的基礎(chǔ)上，還能降低軟件的維護(hù)成本。若想實(shí)現(xiàn)精益的自動(dòng)化管理，有幾個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)需要突破。第一，開(kāi)放型的自動(dòng)化架構(gòu)需解決“多廠家”問(wèn)題。因?yàn)楝F(xiàn)在的設(shè)備端、工廠端下面所接的器件種類(lèi)、數(shù)量越來(lái)越多。例如，在伺服驅(qū)動(dòng)器方面，從由過(guò)去的幾十個(gè)驅(qū)動(dòng)延展到如今的大概幾百個(gè)；另外在I/O方面，由于技術(shù)規(guī)格的異樣性，我們作為控制端無(wú)法規(guī)定客戶的使用選擇，但是我們可以做更多的接口來(lái)滿足客戶的多樣性需求，這樣就能解決多廠家的接入問(wèn)題。

說(shuō)完硬件接口的要求趨勢(shì)，那么軟件發(fā)展方面有什么樣的新需求？從功能角度來(lái)看，由機(jī)器人、多軸運(yùn)動(dòng)控制、CNC、I/O控制、Database、人機(jī)界面、機(jī)器視覺(jué)等眾多軟件，正在形成一個(gè)開(kāi)放式生態(tài)體系。當(dāng)前很多控制專(zhuān)家認(rèn)為軟件功能發(fā)展上將會(huì)越來(lái)越模塊化，只要在編程方式上滿足國(guó)際上的IEC-61131標(biāo)準(zhǔn)、PLCopen標(biāo)準(zhǔn)、XML交換標(biāo)準(zhǔn)等，就能增加整個(gè)系統(tǒng)的互換性和可重用性。例如，一些大型設(shè)備都有一個(gè)全能的總工程師，一個(gè)裝備做完以后他會(huì)接著忙下一個(gè)設(shè)備，這個(gè)時(shí)候如果上一個(gè)設(shè)備需要維護(hù)，對(duì)維護(hù)的人員是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)：第一要有工程師的邏輯，第二要學(xué)會(huì)優(yōu)化。如果在國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行編寫(xiě)，就會(huì)大大減少維護(hù)難度，降低時(shí)間和資料成本。

由此可見(jiàn)，融合現(xiàn)代信息化技術(shù)的自動(dòng)化設(shè)備必須具有多功能的整合性，具備更高的處理性能、高實(shí)時(shí)性、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、無(wú)縫整合IT與OT、整合大數(shù)據(jù)與云計(jì)算功能。如今，眾多自動(dòng)化企業(yè)及行業(yè)組織，特別是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)和工信部，都強(qiáng)力支持企業(yè)與時(shí)俱進(jìn)，發(fā)展融合現(xiàn)代信息化技術(shù)的智能裝備。

研華CODESYS邊緣控制解決方案

針對(duì)以上信息化技術(shù)及設(shè)備智能化發(fā)展趨勢(shì)，研華提供了一個(gè)系統(tǒng)的CODESYS邊緣控制解決方案。眾所周知，研華擅長(zhǎng)做工控器，針對(duì)不同的環(huán)節(jié)有不同的解決方案，因此研華以既有的工控優(yōu)勢(shì)為核心，同時(shí)打通了PLC、MES、ERP、數(shù)據(jù)庫(kù)、云計(jì)算等通訊協(xié)議，無(wú)縫整合IT與OT技術(shù)，保持了工控機(jī)本身的高處理性能，信息化的處理能力、開(kāi)放性、又能達(dá)到PLC的實(shí)時(shí)處理能力；而且，底層依然采用大家的熟悉的編程方式，方便客戶的設(shè)計(jì)使用與安裝。

整個(gè)方案具體可分為四大類(lèi)，第一類(lèi)是適合中小型設(shè)備的嵌入性工控機(jī)；第二類(lèi)是模塊化的小型產(chǎn)線或數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)方案，可拓展機(jī)器視覺(jué)；第三是把顯示器和工控機(jī)整合在一起的一體化解決方案；第四類(lèi)是高效能控制器，主要針對(duì)機(jī)器視覺(jué)需求量比較大的行業(yè)。這些方案已廣泛應(yīng)用于新能源、鋰電池、3C、電子包裝、物流、半導(dǎo)體等行業(yè)。

其中，研華工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)WISE-5580 模塊化邊緣控制器融合PLC控制技術(shù)與PC信息化技術(shù)，將PLC控制器、PC、網(wǎng)關(guān)，運(yùn)動(dòng)控制、I/O數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議、機(jī)器視覺(jué)、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)等多領(lǐng)域功能集成于同一控制平臺(tái)，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器視覺(jué)、設(shè)備預(yù)測(cè)維護(hù)、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化控制、數(shù)據(jù)可直接連接至工業(yè)云平臺(tái)，在邊緣側(cè)協(xié)同遠(yuǎn)程工業(yè)云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)智能產(chǎn)線控制。其最大的特點(diǎn)在于擴(kuò)展能力，采用導(dǎo)軌安裝，可以根據(jù)客戶設(shè)備的大小進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)配置，能夠結(jié)合更多的I/O模塊、處理運(yùn)動(dòng)控制插拔等，最高可實(shí)現(xiàn)132組運(yùn)動(dòng)控制。如上圖，WISE-5580左邊可以拓展機(jī)器視覺(jué)及無(wú)線通訊或者多組總線，右邊可以整合多種功能，既可以本地?cái)U(kuò)張IO，也可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的EtherCAT來(lái)擴(kuò)展分布式IO；另外，還有一個(gè)可支持5路編碼器采集的ARM運(yùn)動(dòng)控制模塊，既能夠?qū)崿F(xiàn)EtherCAT的信息化、節(jié)點(diǎn)多優(yōu)勢(shì)，又能做到硬件級(jí)別的BIM控制。

見(jiàn)上圖，在WISE-5580 模塊化邊緣控制器的視覺(jué)部分，研華以開(kāi)放的胸懷與視覺(jué)軟件商進(jìn)行合作，能拓展高達(dá)9顆機(jī)器視覺(jué)，且支持windown7/10系統(tǒng)。同時(shí)，研華還與英特爾合作開(kāi)發(fā)了人工智能引擎，主要應(yīng)用在基于AI的機(jī)器視覺(jué)解決方案上?；谟⑻貭柕腤ISE處理核心，機(jī)器可以輕松拓展減少CPU的負(fù)載，實(shí)現(xiàn)人工智能；以最大程度簡(jiǎn)化了深度學(xué)習(xí)模型的開(kāi)發(fā)和部署，能讓用戶通過(guò)智慧的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，從更高程度的自動(dòng)化、智能化、精準(zhǔn)、高效的生產(chǎn)線中獲益，盡享效率和成本優(yōu)勢(shì)。

以上就是研華的CODESYS的解決方案介紹，其強(qiáng)大的軟硬件整合功能，為客戶提供了更多可能性。從單機(jī)到自動(dòng)裝備到產(chǎn)線，研華給各位合作伙伴提供了一個(gè)非常好的解決方式。而且不管是研發(fā)還是技術(shù)支持上，研華在全國(guó)都有這樣重點(diǎn)布局，幫助各地的合作伙伴與用戶達(dá)到更好的服務(wù)體驗(yàn)，這是研華一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)。而且，研華深耕工控機(jī)行業(yè)多年，根據(jù)2018年年底第三方數(shù)據(jù)顯示，研華產(chǎn)品在全球占比34%，國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)是50%以上。所以，研華在品質(zhì)管控及服務(wù)上皆是得到業(yè)內(nèi)專(zhuān)家的高度認(rèn)可的。

最后總結(jié)一下，研華邊緣可編程控制器不只是PLC和或者PAC，其有5大優(yōu)勢(shì)。一是提高項(xiàng)目編寫(xiě)效率，二提高機(jī)臺(tái)運(yùn)行效率，第三是系統(tǒng)更加穩(wěn)定，第四是收斂軟件，提高復(fù)用性，第五就是融合信息化技術(shù)。

接下來(lái)給大家分享一個(gè)3C濾鏡檢測(cè)項(xiàng)目案例

項(xiàng)目難點(diǎn)：

1.涉及機(jī)器視覺(jué)、機(jī)器人、多軸控制，分布式IO控制、對(duì)接數(shù)據(jù)庫(kù)；需要IPC+PLC架構(gòu)完成，編程跨平臺(tái)，編程復(fù)雜、通訊數(shù)據(jù)量大。

2.項(xiàng)目中間有變更風(fēng)險(xiǎn)，不確定具體控制點(diǎn)數(shù)。

3.項(xiàng)目周期長(zhǎng)，預(yù)計(jì)至少3個(gè)月完成。

研華方案優(yōu)勢(shì)：

1、分核架構(gòu)整合IPC+PLC，一個(gè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器視覺(jué)，運(yùn)動(dòng)控制，機(jī)器人控制，分布式IO及數(shù)據(jù)庫(kù)功能。提高穩(wěn)定性、降低成本，實(shí)現(xiàn)柔性加工。

2、模塊化IO配置，項(xiàng)目變更，靈活應(yīng)對(duì)，保證交期。

3、CODESYS ST語(yǔ)言類(lèi)似C#語(yǔ)言，客戶快速上手，Windows開(kāi)放平臺(tái)，輕松實(shí)現(xiàn)信息化，實(shí)現(xiàn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)管理。