在近期舉辦的“2021中國(guó)運(yùn)動(dòng)控制/直驅(qū)技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇”上，CODESYS軟件集團(tuán)中國(guó)區(qū)市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)戰(zhàn)略中心執(zhí)行總監(jiān)王志強(qiáng)從“元宇宙”引入，介紹了數(shù)字化工廠的核心技術(shù)，以及數(shù)字化工廠的建設(shè)中CODESYS軟件平臺(tái)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

元宇宙與數(shù)字化工廠

最近一段時(shí)間，“元宇宙”一詞火爆全球，在一本介紹“元宇宙”的書(shū)里這樣寫(xiě)道：元宇宙經(jīng)濟(jì)學(xué)，實(shí)際上擺脫了傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)學(xué)的一些天然限制條件，譬如有限的自然資源、復(fù)雜的保障秩序的制度、市場(chǎng)建立的巨大成本等。元宇宙經(jīng)濟(jì)在純粹的數(shù)字世界，設(shè)定簡(jiǎn)單的規(guī)則，從零開(kāi)始構(gòu)建經(jīng)濟(jì)體系。從元宇宙經(jīng)濟(jì)學(xué)的創(chuàng)新型研究、實(shí)踐中能夠得到的一些結(jié)論、觀點(diǎn)，可供傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)借鑒,從而對(duì)于數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有所助益。

“元宇宙”與數(shù)字化工廠有什么關(guān)系呢？眾所周知，數(shù)字化工廠建設(shè)的內(nèi)容包括設(shè)備數(shù)字化、產(chǎn)品數(shù)字化、裝備數(shù)字化和工廠數(shù)字化，這實(shí)際上也是“元宇宙”實(shí)現(xiàn)的一個(gè)過(guò)程。一般來(lái)說(shuō)，我們?cè)谒伎计髽I(yè)數(shù)字化建設(shè)時(shí)，通常會(huì)考慮：它能為企業(yè)帶來(lái)哪些益處、提高多少利潤(rùn)等。但現(xiàn)在，我們應(yīng)該換一個(gè)角度來(lái)思考，在虛擬世界里，如果一個(gè)虛擬的裝備或者產(chǎn)品、產(chǎn)線，會(huì)產(chǎn)生一些虛擬的產(chǎn)品，而虛擬的數(shù)字產(chǎn)品又會(huì)影響工程師的創(chuàng)新能力，工程師則可以根據(jù)所提升的創(chuàng)新能力，反哺現(xiàn)實(shí)中的物理工廠，這樣就使得物理工廠與數(shù)字化工廠相互影響、相互受益。

數(shù)字化工廠的核心技術(shù)——云端智能控制解決方案

在數(shù)字化工廠的建設(shè)規(guī)劃中，有三個(gè)重要環(huán)節(jié)：首先是裝備和設(shè)備控制器層面的數(shù)據(jù)提取；其次是數(shù)字上云的過(guò)程即數(shù)據(jù)的傳輸；第三則是數(shù)字孿生，數(shù)據(jù)云端分析，有用數(shù)據(jù)的復(fù)用。

開(kāi)放式系統(tǒng)和支持互聯(lián)互通的編程開(kāi)發(fā)平臺(tái)，是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)，換句話說(shuō)就是，在邊緣端、在霧端、在云端都有相應(yīng)的解決方案，即：邊緣端有工業(yè)級(jí)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)，霧端有以人為本的符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的IDE，在云端有面向工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)大數(shù)據(jù)的云端SaaS平臺(tái)。

數(shù)字化工廠的核心技術(shù)：云、霧、邊的有機(jī)協(xié)同。

在云端，CODESYS的工業(yè)云SaaS平臺(tái)可為數(shù)字化工廠提供云端智能控制解決方案，并且應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括過(guò)程自動(dòng)化、高端自動(dòng)化裝備、特種車(chē)輛、工程機(jī)械（CODESYS的軟件系統(tǒng)在特種車(chē)輛/工程機(jī)械領(lǐng)域占80%-90%的市場(chǎng)份額）、工廠自動(dòng)化等等。

CODESYS SaaS平臺(tái)的核心功能模塊包括數(shù)字孿生、應(yīng)用程序倉(cāng)庫(kù)、智能運(yùn)維系統(tǒng)以及智能數(shù)據(jù)分析等。CODESYS Runtime通過(guò)實(shí)時(shí)采集控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)，借助跨平臺(tái)通訊技術(shù)，將數(shù)據(jù)同步到云端，借助信息模型，形成數(shù)字孿生；應(yīng)用程序倉(cāng)庫(kù)可存儲(chǔ)所有面向不同行業(yè)Know-How的應(yīng)用，包括標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用，非標(biāo)應(yīng)用等，先進(jìn)的分布式管理系統(tǒng)，方便多工程師協(xié)同開(kāi)發(fā)項(xiàng)目；智能運(yùn)維系統(tǒng)可產(chǎn)生不同需求的報(bào)表，可通過(guò)云端一鍵維護(hù)在線設(shè)備；智能數(shù)據(jù)分析是一個(gè)更高級(jí)別的功能，我們可以實(shí)時(shí)把變量拖拽到界面右邊的編輯區(qū)，選擇出要展示的形式，無(wú)需編譯，就能實(shí)時(shí)展現(xiàn)出對(duì)數(shù)據(jù)運(yùn)行的狀態(tài)分析。

如何連接設(shè)備和云端？一座靈活而開(kāi)放的“橋梁”必不可少。CODESYS 工業(yè)級(jí)網(wǎng)關(guān)可以和控制器結(jié)合在一起，通過(guò)工業(yè)級(jí)網(wǎng)關(guān)可輕松與其他CODESYS Runtime交互，通過(guò)OPC UA協(xié)議可以與云端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互?，F(xiàn)場(chǎng)總線與開(kāi)放式通信協(xié)議構(gòu)筑出控制器、智能傳感器與云端之間的通信“橋梁”。

CODESYS的Automation Server是集成了控制器管理、工程管理、證書(shū)管理、數(shù)據(jù)分析、時(shí)間同步等軟件功能的云端SaaS平臺(tái)，并已在智慧物流行業(yè)、5G通訊應(yīng)用等領(lǐng)域得到了成功應(yīng)用。

數(shù)字化工廠的核心技術(shù)——開(kāi)放式集成開(kāi)發(fā)環(huán)境

面向數(shù)字化工廠建設(shè)，應(yīng)用工程開(kāi)發(fā)環(huán)境“以人為本”的特性至關(guān)重要，CODESYS 開(kāi)放式集成開(kāi)發(fā)環(huán)境具備以下優(yōu)點(diǎn)：

基于 IEC 61131- 3 國(guó)際編程標(biāo)準(zhǔn)；

模塊化的架構(gòu)；

提供各種主流現(xiàn)場(chǎng)總線的協(xié)議棧；

靈活，多樣，開(kāi)放的可視化編程技術(shù)；

提供豐富的可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制的庫(kù)和功能塊；

提供符合 IEC 61508 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的安全控制解決方案，將邏輯控制（PLC）與安全控制（Safety Control）集于一體；

模塊化的功能安全擴(kuò)展；

提供開(kāi)放式自動(dòng)化軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)中間件：CODESYS Automation Platform；

具備面向過(guò)程控制的冗余控制技術(shù)。

數(shù)字化工廠的核心技術(shù)——高可靠的控制器運(yùn)行系統(tǒng)

數(shù)字化工廠建設(shè)的底層基礎(chǔ)是控制器，控制器是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的小型數(shù)據(jù)中心，它們具備整個(gè)機(jī)器全生命周期的數(shù)據(jù)，控制器的開(kāi)放性，可靠性，靈活性至關(guān)重要。CODESYS Runtime提供了控制器開(kāi)發(fā)的軟件平臺(tái)，CODESYS Runtime具有硬件架構(gòu)無(wú)關(guān)性及良好的可移植性，支持主流CPU架構(gòu)（如X86、MIPS、PPC、TriCore等架構(gòu)），以及主流操作系統(tǒng)（如Windows、Linux、VxWorks、QNX等，同時(shí)支持無(wú)操作系統(tǒng)運(yùn)行），支持開(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)化的自主可控工業(yè)控制器/控制系統(tǒng)，支持多種國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)(SylixOS、ReWorks、OneOs)和國(guó)產(chǎn)CPU（飛騰、全志、瑞芯微等）。