淺析CODESYS開放式控制系統(tǒng)助力實現(xiàn)自主智能

近日，在中國運動控制/直驅技術產業(yè)發(fā)展高峰論壇上，CODESYS軟件集團大中華區(qū)副總經理兼技術總監(jiān)王偉發(fā)表《開放式控制系統(tǒng)助力實現(xiàn)自主智能》的主題演講。

會上，王偉回顧了工業(yè)控制從機械化、電氣化到電子化、軟件化的四個發(fā)展階段，在工控軟件化階段，工業(yè)控制器(PLC)將更加智能化，它不僅包括數(shù)據(jù)采集、人機界面、軟件應用、過程控制、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)通信等功能，還將與人工智能，大數(shù)據(jù)，數(shù)字孿生，預測性維護，機器學習等技術深度交叉融合。未來，工業(yè)控制所覆蓋的技術會隨著軟件技術的發(fā)展愈加豐富，這意味著工業(yè)控制將從單純的自動化控制技術發(fā)展為與管理融為一體的智能化控制技術。

01 基于CODESYS自動化編程開發(fā)平臺的開放式控制系統(tǒng)

王偉介紹到，CODESYS自動化編程控制系統(tǒng)是一款基于.NET架構和IEC 61131-3國際標準的、面向工業(yè)4.0及工業(yè)物聯(lián)網應用的軟件開發(fā)平臺，可以實現(xiàn)邏輯控制(PLC)、運動控制(CODESYS SoftMotion CNC+Robotics)、人機界面(HMI)、基于Web Service 的網頁可視化編程和遠程監(jiān)控、冗余控制(Redundancy)、安全控制(Safety)以及項目開發(fā)與工程協(xié)同管理等多個目標和需求，并且這些功能僅在一套開發(fā)套件中即可實現(xiàn)。

CODESYS開放式、可重構、組件化、標準化、安全性的平臺架構，具有良好的可移植性、高兼容性，并在包括復雜機器人控制等的運動控制方面具有顯著優(yōu)勢。

在標準化方面，CODESYS軟件開發(fā)平臺向開發(fā)人員提供符合IEC61131-3國際標準的開發(fā)環(huán)境，支持IL、LD、FBD、CFC、SFC、ST等六種編程語言，可實現(xiàn)UML等面向對象的高級編程語言擴展。此外，在安全性方面，該軟件開發(fā)平臺符合IEC61508 (SIL2及SIL3安全標準)及EN ISO 13849(機械安全標準)，全球已有600多家控制系統(tǒng)生產商和上萬家設備制造商使用CODESYS編程環(huán)境與控制器開發(fā)平臺。

在開放式、可重構、組件化平臺架構上，CODESYS自動化平臺中間件CODESYS Automation Platform基于.NET架構，由各種編譯器、調試器、電子凸輪表、CNC G代碼編輯器、總線配置器等組件化功能構件(Component)組成，提供完全開放的組件接口和庫(Library)的編程模板，方便OEM用戶輕松實現(xiàn)基于具體行業(yè)或特種工藝需求的深度二次開發(fā)，支持用戶集成自有開發(fā)工具和工藝模塊(庫)，用戶可根據(jù)自身實際需求進行自由選擇與裁剪，開發(fā)擁有自主知識產權的開發(fā)環(huán)境與控制器產品。

在通信功能方面，CODESYS完全支持CANopen、PROFINET、PROFIBUS、EtherCAT、Modbus、EtherNet/IP等主流現(xiàn)場總線，并且具有OPC、OPC UA功能，支持ODBC接口數(shù)據(jù)庫。

在強大的可移植性方面，CODESYS Runtime支持X86、ARM Cortex A8/A9、ARM Cortex M3/M4、PowerPC、Tricore CPU 架構以及龍芯、飛騰、全志、瑞芯微、芯弛等國產CPU;支持Windows、Linux、VxWorks、QNX、Free RTOS、uCOS、eCOS及中移物聯(lián)網OneOS、龍芯Loongnix、翼輝sylixOS、銳華ReWorks等國產操作系統(tǒng)。客戶可根據(jù)產品定位及市場需求自由選擇硬件平臺，打造不同層次的產品體系。

CODESYS將運動控制與邏輯控制合二為一，集成在IEC 61131-3標準的CODESYS Development System和CODESYS Runtime運行軟件中，形成了CODESYS SoftMotion(CNC + Robotics)工具包軟件。CODESYS 支持豐富的運動學模型，如支持4軸碼垛機械手模型、 5軸聯(lián)動模型、6軸機械手模型、并聯(lián)兩軸機械手模型、龍門2軸加工模型(X，Y軸)、龍門3軸加工模型(X,Y,Z軸)等，并支持工程師以軸組的方式進行編程。 02 CODESYS 虛擬化控制技術

伴隨著數(shù)字經濟的蓬勃發(fā)展，IT與OT的融合創(chuàng)新促進產業(yè)的高質量發(fā)展，以PLC(可編程邏輯控制器)為代表的自動化技術，向著更加開放、更具兼容性、更具互操作性的方向發(fā)展。

近年來，由于國際形勢的不穩(wěn)定，制造業(yè)供應鏈遇到了硬件供貨周期長，供貨困難等一系列問題，這對本身就面對控制器(PLC)產品品牌眾多，互不兼容，“各自為政”，升級維護困難等諸多繁雜問題的制造業(yè)企業(yè)來說，無疑是雪上加霜。

如何有效地突破這些人為限制和瓶頸?獨立于硬件架構的CODESYS Virtual Control SL虛擬控制技術解決方案由此誕生，真正實現(xiàn)了“硬件平臺提供資源，軟件系統(tǒng)定義功能”的理念。

CODESYSVirtual Control 解決方案集成Containers，Hypervisor，Kubernetes，OPC UA， Web協(xié)議等IT技術，可根據(jù)客戶的確定性和實時性需求，既可以在傳統(tǒng)控制器中部署運行，也可以在邊緣服務器、私有云或公有云服務器中部署運行。

CODESYS的虛擬控制解決方案將向用戶提供一個獨立于硬件的軟PLC(SoftPLC)。從小型、專用的基于ARM CPU的控制器到強大的IT服務器群，該軟PLC都支持部署運行。同時，用戶可根據(jù)需求在數(shù)量和性能上對該軟PLC進行擴展。

CODESYS虛擬控制技術在技術層面具有廣泛的適用性?？刂七M程的交互可以依托 CODESYS Automation Server(工業(yè)云平臺)或其他軟件工具(Kubernetes)完成。通過VLAN技術實現(xiàn)對現(xiàn)場總線的實時訪問，進而成功實現(xiàn)“一機多控”等目標。

CODESYS 虛擬控制技術將大幅降低終端客戶的控制器(PLC)硬件的采購、安裝、布線和維護的高額成本，進一步簡化控制器(PLC)應用程序的開發(fā)，設備操作人員可自行維護管理硬件平臺，擺脫對特定硬件廠商的依賴。

審核編輯：劉清