PLCopen中国组织2007年度工作总结

PLCopen中国组织自2005年9月21日成立以来，在中国机电一体化技术应用协会（以下简称协会）和PLCopen国际组织的共同指导下，在各会员单位的大力支持下，在协会各部门的鼎力相助下，走过了从无到有的初步发展阶段，工作渐入正轨：工作程序和效率都有了普遍改观，加强了服务会员、服务最终用户的意识，增强了对国内市场客观把握的主动性。以下从六个方面概括总结这一年的工作情况：

工业通信:现在和可预见的未来

在现代的生产环境中,工业通信的基本任务就是实现各系统之间数据和信息的无缝和无障碍流动。围绕这一目标,工业通信的发展和创新主要包括:如何实现以太网的一网到底,让以太网延伸至现场通信,并确保以太网实现实时通信和非实时通信在时间尺度和数据量的协调和平衡,为不同传输要求的网络数据提供所需的确定性保证;使通信成为横向数据交换和纵向数据交换的手段和具有语义属性的信息交换的高效工具。环绕这一主题,着重展开对工业通信现在和可预见未来的概述。

传统自动化控制系统增强工业边缘计算的途径和编程问题

OT和IT融合的趋势是推动开放自动化发展的重要因素。传统的工业控制系统的专用性和封闭性导致了数据无法自由流动,开放自动化的体系架构从根本上摒弃了这些弊端,为促进OT和IT的融合开辟了成功的路径。近些年来,工业互联网和工业物联网迅速发展,开放自动化的方向依然受到特别的关注。OT和IT的加速融合对未来自动化架构的影响将是巨大的。越来越多的关键功能正在变成基于软件,而硬件正在变得更加标准化和更加商品化(或者叫做开放硬件),虚拟化正在加固硬件中的软件。工业边缘计算正在整合经典的自动化系统,成为边缘自动化平台,这将使这些应用随着OT和IT在边缘的融合而变得更具有IT的特性。

支撑智能制造的PLCopen规范和技术

PLCopen长期致力于提高工业控制软件的效率,在构建结构化、模块化的软件架构的基础上,促使运动控制、横向通信和纵向通信、功能安全、不同软件的数据交换等诸多方面趋向标准化、规范化和高效率。因此可以得出以下结论:PLCopen在软件规范方面的工作完全能够满足智能制造环境下对工业控制软件的要求,使未来所要求的技术现在就可以使用。

软件定义运动控制的方法——PLCopen运动控制规范简介

(一)软件定义运动控制的基础梅宏院士在他的《步入软件定义的时代》一文中精辟地阐述了软件技术的基础支撑:"从使能技术的视角看,软件技术在信息技术中则始终处于‘灵魂’地位,所有新的信息技术应用、平台和服务模式,均离不开软件技术作为基础支撑;更为重要的是,在数字经济时代,软件技术已经成为企业的核心竞争力,不仅引领信息技术产业的变革,在很多传统领域(如汽车、能源、制造、零售等)中的存在比重和重要性也在不断加大,在支持这些传统领域产业结构升级换代甚至颠覆式创新的过程中起到核心关键作用,并进一步加速重构了全球分工体系和竞争格局。"

MTP——流程工业模块化的规范及其应用进展

流程工业开放自动化的方向中,以模块化为主要特征的模块类型包(MTP)建立在综合运用多年来积累的行之有效的工业标准和信息技术(IT)标准的基础上。制定了下一代流程工业自动化的系列标准,参与并深入到全开放的自动化架构中。近年来,MTP获得工业自动化行业广泛支持,提供了实施MTP的工业软件,并在制药、油气能源、化工、食品等流程工业中获得成功实践。在中小型的流程工业中,MTP的发展空间更大。离散制造业也在积极探索模块化的实践。

不断发展的工业边缘计算架构和数据存取互操作性

工业边缘计算设备的终极功能应该是感知和控制物理过程,运行本地程序,并与工业控制器、工厂运营系统、企业业务管理系统和云应用程序通信。工业企业为了持续地实现盈利和提高竞争力,正在循着实时闭环制造业务运营的数字化制造架构(DMA)方向探索和发展。正如图1所示,边缘计算在DMA中起着数字化底座的基础作用。在充分利用边缘计算的基础上才可能运用云-边-端的分布式计算和开放系统的进展,来实现同步、实时、优化生产,以适应包括供应链、客户需求、能源和可持续发展等诸多的外部变化因素。

IEC 61131标准以及PLCopen国际组织介绍

在微电子技术领域，产品性能和微型化的快速发展不断为可编程序控制器开拓新的市场。专门设计的控制器硬件或基于PC的控制器，扩展了硬件和软件的实时能力，现在正控制着高度复杂的自动化过程。

流程工业开放自动化的重要发展趋势

对于最终用户来说,现今流程工业的分散控制系统(DCS)最大的问题归结于其封闭和专用的特性。在信息技术(IT)飞速发展的年代,这极大地阻碍了DCS的升级迁移和运营技术(OT)与IT的深入高效融合。目前的DCS一般缺乏内在的保护运营、资产设备和其他投资所需要的信息安全。下一代的DCS将采用开放、分布式,具有充分的可互操作性和信息安全的自动化架构,将大量运用开源的云计算技术。论文就这一发展趋势进行了详尽的技术阐述、分析和展望。在今后的DCS和PLC的自动化应用中,容器软件技术定会大放异彩。有效运用容器部署和业务流程编排软件很可能成为未来过程自动化系统成功的关键因素。

先进物理层——一网到底的最后突破

工业企业数字化转型的进程,包括实施智能制造和工业4.0的进程都迫切需要解决在工业环境下让所有的联网组件实现工业互联网的部署,现实的解决方案应该是采用以太网一网到顶的联网架构,实现从现场仪表和传感器到控制系统、到云基和预置企业管理系统的联接性。当前,单对以太网技术(SPE)和时间敏感联网(TSN)技术的针对性进展令人鼓舞。SPE运用到工业现场特别是流程工业,还需要先进物理层(APL)的支撑。APL是采用IEEE 802.3cg协议的加固的、二线制、回路供电的以太网物理层,在不久的未来,它将取代现有的现场总线和工业以太网,并带来极大的技术利益和经济利益。

IT/OT融合的全方位理解和实现途径

将对IT/OT融合的关注限定在生产制造的范围可能过于狭窄。应该将其扩展到供应链以及客户需求和响应的上下游,形成一种涵盖供应链和产品生命周期的实时、同步、优化的闭环生态系统。作为工业通信基础架构的信息技术(IT)/操作技术(OT)融合,当务之急是OT网络需要改变多种现场总线和工业以太网并存的局面,采用基于互联网协议(IP)的以太网标准,为与IT网络的融合创造前提。

开放流程自动化的标准和系统编排技术

实现开放流程自动化的关键是,在现有相关工业标准的基础上制定适用的系列标准及其验证,以及对分布式系统实施自动编排的技术。经过4年多的不懈努力,这两项关键技术都已经获得突破。这预示着开放流程自动化的愿景即将成为现实。

可编程序控制器编程语言标准的重要作用

PLC在当今自动化技术和市场中的重要地位是毋庸置疑的。它的总体设计思想来源于实际生产的需要——从硬件、软件以及I/O接口等多个方面保证可靠而方便地实现离散过程的逻辑控制和顺序控制的基本功能。显然,按照控制要求来编制程序,在实际生产中是非常重要的。

运用IEC 61131-3实现工控软件的结构化、分解和复用

本文讲述了如何运用IEC61131-3实现工控软件的结构化、分解和复用。

工业边缘计算:参考架构和标准化需求进展

就应用的普遍而言,当今工业自动化是唯一一个仍然使用专用计算机、PLC和DCS控制系统,而不是在系统边缘使用标准计算平台进行本地控制、优化、分析和数据提炼的行业。从OT领域的发展历程来看,经典的PLC/DCS(特别是大型DCS)除了具备数据采集、实时控制和完成确定性任务,以及一定的网络通信功能外,也具备一定的数据库、数据过滤、数据分析的功能。不过数据采集的范围还是局限于原先设定的控制对象,充其量只能就地进行数据分析、过滤和局部优化,不可能从生产的全局视野去安排决策控制的目标。

彭瑜:边缘可编程工业控制器——PLC转型的一个方向(上)

在工业控制领域中,可编程控制器PLC是棵不老松。PLC这门技术生成的产品和由这类产品构成的系统具有适应性强,性能可靠,性价比符合市场和用户期望等特点;同时它能够与时俱进,不断吸收新的IT技术,融会贯通到工业实践中,在智能制造、工业互联网等发展趋势中寻求转型,寻求技术进步,改造自己,满足复杂的需求。

流程工业自动化软件未来发展的两个问题

1工业软件与工业标准的关系许多工业领域中为其服务的工业软件,通常与该领域的工业标准存在依存关系。工业软件的平台往往是若干个工业标准综合运用的成果。最近几年有影响的流程工业自动化标准活动,有美国TheOpenGroup主推的开放流程自动化系列标准OPAS,德国NAMUR主推的NAMUR开放自动化NOA.

MTP模块类型包——流程工业模块化的成功实践

开放自动化现在被大家热烈讨论,但在国外它早就不是一个概念,而是已经被实践了多年。按照已经实施的活动内容,目前主要有以下三个方面:◆美国开放流程自动化论坛OPAF倡导的开放自动化标准。重新定义DCS、PLC和MES的架构及构成,用软硬解耦的自动化组件构成可互操作、内生信息安全的分布式工业控制系统以及其上层的HMI、SCADA和制造执行系统MES。