随着工业4.0时代的到来，应如何在智能工厂的解决方案中更好的融入现代信息化技术？是当前众多自动化厂家的一大专注要点。本文整理自12月20日“2020 智能制造 ＆中国运动控制／直驱行业发展高峰论坛—— 运动控制 技术应用分论坛”，研华科技PAC产品经理吕鑫的发言。他为大家详细的梳理了信息化技术时代智能装备及智能工厂发展详细脉络及趋势，并为大家清晰展现，研华是如何打通自动化控制解决方案中自动化与信息化的任督二脉？紧跟时代需求，生产出基于工业物联网的智能 控制器 的，希望为大家提供参考与帮助。
信息化技术驱动装备智能化、高度整合化发展
随着第四次工业革命的到来，客户需求与产品技术加速更新迭代，正在不断挑战每一位工控人以往的知识储备和工艺诀窍。在这样的大背景下，我们应如何满足工业4.0时代装备智能化及高度自动化要求......
首先我们从自动化设备的大环境来分析，传统工业自动化设备的大脑有两大发展趋势，一是PLC，例如三菱、西门子等品牌，他们的特点在于硬件可靠性高、IO灵活、实时性高、软件稳定性高，编程难度小等；二是IPC，其具有开放性好、数据处理能力强、实现视觉、数据库、云计算等功能、轻松实现高级算法等优势。但是随着信息化时代的到来，客户需求及厂商对机器生产节拍、生产方式的改变，正驱动装 备的智能化 发展，自动化设备也出现PLC和IPC优势逐渐融合趋势。
智能装备具有数据获取、设备联网、机器视觉、MES、ERP、人工智能、机器人控制、多轴运动控制、逻辑IO控制等众多优势，一些大厂在传统精密机械制造向 智能装备或柔性化智造生产线 的转变过程中，带给消费者的价值不仅是效率上的提升，还包含括品质的稳定、人力成本管理，资源成本的降低及安全生产等优势，甚至最终可以帮大家预测保养以及能源和订单的自动优化。
想做到柔性化生产，需要解决哪些问题？我们先从工厂端演变的过程来看。如上图，左边是工厂常见的I/O、PLC、SCADA、MES、ERP五层架构，若转变为右边的现场端——控制层——管理层的简单 扁平化架构 ，在系统稳定性提升的基础上，还能降低软件的维护成本。若想实现 精益的自动化管理 ，有几个关键节点需要突破。第一， 开放型的自动化架构 需 解决“多厂家”问题 。因为现在的设备端、工厂端下面所接的器件种类、数量越来越多。例如，在伺服驱动器方面，从由过去的几十个驱动延展到如今的大概几百个；另外在I/O方面，由于技术规格的异样性，我们作为控制端无法规定客户的使用选择，但是我们可以做更多的接口来满足客户的多样性需求，这样就能解决多厂家的接入问题。
说完硬件接口的要求趋势，那么软件发展方面有什么样的新需求？从功能角度来看，由机器人、多轴运动控制、CNC、I/O控制、Database、人机界面、机器视觉等众多软件，正在形成一个 开放式生态体系 。当前很多控制专家认为软件功能发展上将会越来越模块化，只要在编程方式上满足国际上的IEC-61131标准、PLCopen标准、XML交换标准等，就能增加整个系统的互换性和可重用性。例如，一些大型设备都有一个全能的总工程师，一个装备做完以后他会接着忙下一个设备，这个时候如果上一个设备需要维护，对维护的人员是一个非常大的挑战：第一要有工程师的逻辑，第二要学会优化。如果在国际统一标准下进行编写，就会大大减少维护难度，降低时间和资料成本。
由此可见，融合现代信息化技术的自动化设备必须具有多功能的整合性，具备更高的处理性能、高实时性、大数据存储、无缝整合IT与OT、整合大数据与云计算功能。如今，众多自动化企业及行业组织，特别是工业互联网协会和工信部，都强力支持企业与时俱进，发展融合现代信息化技术的智能装备。
研华CODESYS边缘控制解决方案
针对以上信息化技术及设备智能化发展趋势，研华提供了一个系统的CODESYS边缘控制解决方案。众所周知，研华擅长做工控器，针对不同的环节有不同的解决方案，因此研华以既有的工控优势为核心，同时打通了PLC、MES、ERP、数据库、云计算等通讯协议，无缝整合IT与OT技术，保持了工控机本身的高处理性能，信息化的处理能力、开放性、又能达到PLC的实时处理能力；而且，底层依然采用大家的熟悉的编程方式，方便客户的设计使用与安装。
整个方案具体可分为四大类，第一类是适合中小型设备的嵌入性工控机；第二类是模块化的小型产线或数据联网方案，可拓展机器视觉；第三是把显示器和工控机整合在一起的一体化解决方案；第四类是高效能控制器，主要针对机器视觉需求量比较大的行业。这些方案已广泛应用于新能源、锂电池、3C、电子包装、物流、半导体等行业。
其中，研华工业物联网WISE-5580 模块化边缘控制器融合PLC控制技术与PC信息化技术，将PLC控制器、PC、网关，运动控制、I/O数据采集、现场总线协议、机器视觉、设备联网等多领域功能集成于同一控制平台，可同时实现设备运动控制、机器视觉、设备预测维护、设备联网，数据分析和优化控制、数据可直接连接至工业云平台，在边缘侧协同远程工业云平台实现智能产线控制。其最大的特点在于扩展能力，采用导轨安装，可以根据客户设备的大小进行标准配置，能够结合更多的I/O模块、处理运动控制插拔等，最高可实现132组运动控制。如上图，WISE-5580左边可以拓展机器视觉及无线通讯或者多组总线，右边可以整合多种功能，既可以本地扩张IO，也可通过标准的EtherCAT来扩展分布式IO；另外，还有一个可支持5路编码器采集的ARM运动控制模块，既能够实现EtherCAT的信息化、节点多优势，又能做到硬件级别的BIM控制。
见上图，在WISE-5580 模块化边缘控制器的视觉部分，研华以开放的胸怀与视觉软件商进行合作，能拓展高达9颗机器视觉，且支持windown7/10系统。同时，研华还与英特尔合作开发了人工智能引擎，主要应用在基于AI的机器视觉解决方案上。基于英特尔的WISE处理核心，机器可以轻松拓展减少CPU的负载，实现人工智能；以最大程度简化了深度学习模型的开发和部署，能让用户通过智慧的机器视觉系统，从更高程度的自动化、智能化、精准、高效的生产线中获益，尽享效率和成本优势。
以上就是研华的CODESYS的解决方案介绍，其强大的软硬件整合功能，为客户提供了更多可能性。从单机到自动装备到产线，研华给各位合作伙伴提供了一个非常好的解决方式。而且不管是研发还是技术支持上，研华在全国都有这样重点布局，帮助各地的合作伙伴与用户达到更好的服务体验，这是研华一个巨大的优势。而且，研华深耕工控机行业多年，根据2018年年底第三方数据显示，研华产品在全球占比34%，国内数据是50%以上。所以，研华在品质管控及服务上皆是得到业内专家的高度认可的。
最后总结一下，研华边缘可编程控制器不只是PLC和或者PAC，其有5大优势。一是提高项目编写效率，二提高机台运行效率，第三是系统更加稳定，第四是收敛软件，提高复用性，第五就是融合信息化技术。
接下来给大家分享一个3C滤镜检测项目案例
项目难点：
1.涉及机器视觉、机器人、多轴控制，分布式IO控制、对接数据库；需要IPC+ PLC 架构完成，编程跨平台，编程复杂、通讯数据量大。
2.项目中间有变更风险，不确定具体控制点数。
3.项目周期长，预计至少3个月完成。
研华方案优势：
1、分核架构整合IPC+PLC，一个平台实现机器视觉，运动控制，机器人控制，分布式IO及数据库功能。提高稳定性、降低成本，实现柔性加工。
2、模块化IO配置，项目变更，灵活应对，保证交期。
3、CODESYS ST语言类似C#语言，客户快速上手，Windows开放平台，轻松实现信息化，实现设备联网管理。
