隨著工業4.0時代的到來，應如何在智能工廠的解決方案中更好的融入現代信息化技術？是當前眾多自動化廠家的一大專注要點。本文整理自12月20日“2020智能制造＆中國運動控制／直驅行業發展高峰論壇——運動控制技術應用分論壇”，研華科技PAC產品經理呂鑫的發言。他為大家詳細的梳理了信息化技術時代智能裝備及智能工廠發展詳細脈絡及趨勢，并為大家清晰展現，研華是如何打通自動化控制解決方案中自動化與信息化的任督二脈？緊跟時代需求，生產出基于工業物聯網的智能控制器的，希望為大家提供參考與幫助。

 信息化技術驅動裝備智能化、高度整合化發展

隨著第四次工業革命的到來，客戶需求與產品技術加速更新迭代，正在不斷挑戰每一位工控人以往的知識儲備和工藝訣竅。在這樣的大背景下，我們應如何滿足工業4.0時代裝備智能化及高度自動化要求......

首先我們從自動化設備的大環境來分析，傳統工業自動化設備的大腦有兩大發展趨勢，一是PLC，例如三菱、西門子等品牌，他們的特點在于硬件可靠性高、IO靈活、實時性高、軟件穩定性高，編程難度小等；二是IPC，其具有開放性好、數據處理能力強、實現視覺、數據庫、云計算等功能、輕松實現高級算法等優勢。但是隨著信息化時代的到來，客戶需求及廠商對機器生產節拍、生產方式的改變，正驅動裝備的智能化發展，自動化設備也出現PLC和IPC優勢逐漸融合趨勢。

智能裝備具有數據獲取、設備聯網、機器視覺、MES、ERP、人工智能、機器人控制、多軸運動控制、邏輯IO控制等眾多優勢，一些大廠在傳統精密機械制造向智能裝備或柔性化智造生產線的轉變過程中，帶給消費者的價值不僅是效率上的提升，還包含括品質的穩定、人力成本管理，資源成本的降低及安全生產等優勢，甚至最終可以幫大家預測保養以及能源和訂單的自動優化。

想做到柔性化生產，需要解決哪些問題？我們先從工廠端演變的過程來看。如上圖，左邊是工廠常見的I/O、PLC、SCADA、MES、ERP五層架構，若轉變為右邊的現場端——控制層——管理層的簡單扁平化架構，在系統穩定性提升的基礎上，還能降低軟件的維護成本。若想實現精益的自動化管理，有幾個關鍵節點需要突破。第一，開放型的自動化架構需解決“多廠家”問題。因為現在的設備端、工廠端下面所接的器件種類、數量越來越多。例如，在伺服驅動器方面，從由過去的幾十個驅動延展到如今的大概幾百個；另外在I/O方面，由于技術規格的異樣性，我們作為控制端無法規定客戶的使用選擇，但是我們可以做更多的接口來滿足客戶的多樣性需求，這樣就能解決多廠家的接入問題。

說完硬件接口的要求趨勢，那么軟件發展方面有什么樣的新需求？從功能角度來看，由機器人、多軸運動控制、CNC、I/O控制、Database、人機界面、機器視覺等眾多軟件，正在形成一個開放式生態體系。當前很多控制專家認為軟件功能發展上將會越來越模塊化，只要在編程方式上滿足國際上的IEC-61131標準、PLCopen標準、XML交換標準等，就能增加整個系統的互換性和可重用性。例如，一些大型設備都有一個全能的總工程師，一個裝備做完以后他會接著忙下一個設備，這個時候如果上一個設備需要維護，對維護的人員是一個非常大的挑戰：第一要有工程師的邏輯，第二要學會優化。如果在國際統一標準下進行編寫，就會大大減少維護難度，降低時間和資料成本。

由此可見，融合現代信息化技術的自動化設備必須具有多功能的整合性，具備更高的處理性能、高實時性、大數據存儲、無縫整合IT與OT、整合大數據與云計算功能。如今，眾多自動化企業及行業組織，特別是工業互聯網協會和工信部，都強力支持企業與時俱進，發展融合現代信息化技術的智能裝備。

研華CODESYS邊緣控制解決方案

針對以上信息化技術及設備智能化發展趨勢，研華提供了一個系統的CODESYS邊緣控制解決方案。眾所周知，研華擅長做工控器，針對不同的環節有不同的解決方案，因此研華以既有的工控優勢為核心，同時打通了PLC、MES、ERP、數據庫、云計算等通訊協議，無縫整合IT與OT技術，保持了工控機本身的高處理性能，信息化的處理能力、開放性、又能達到PLC的實時處理能力；而且，底層依然采用大家的熟悉的編程方式，方便客戶的設計使用與安裝。

整個方案具體可分為四大類，第一類是適合中小型設備的嵌入性工控機；第二類是模塊化的小型產線或數據聯網方案，可拓展機器視覺；第三是把顯示器和工控機整合在一起的一體化解決方案；第四類是高效能控制器，主要針對機器視覺需求量比較大的行業。這些方案已廣泛應用于新能源、鋰電池、3C、電子包裝、物流、半導體等行業。

其中，研華工業物聯網WISE-5580 模塊化邊緣控制器融合PLC控制技術與PC信息化技術，將PLC控制器、PC、網關，運動控制、I/O數據采集、現場總線協議、機器視覺、設備聯網等多領域功能集成于同一控制平臺，可同時實現設備運動控制、機器視覺、設備預測維護、設備聯網，數據分析和優化控制、數據可直接連接至工業云平臺，在邊緣側協同遠程工業云平臺實現智能產線控制。其最大的特點在于擴展能力，采用導軌安裝，可以根據客戶設備的大小進行標準配置，能夠結合更多的I/O模塊、處理運動控制插拔等，最高可實現132組運動控制。如上圖，WISE-5580左邊可以拓展機器視覺及無線通訊或者多組總線，右邊可以整合多種功能，既可以本地擴張IO，也可通過標準的EtherCAT來擴展分布式IO；另外，還有一個可支持5路編碼器采集的ARM運動控制模塊，既能夠實現EtherCAT的信息化、節點多優勢，又能做到硬件級別的BIM控制。

見上圖，在WISE-5580 模塊化邊緣控制器的視覺部分，研華以開放的胸懷與視覺軟件商進行合作，能拓展高達9顆機器視覺，且支持windown7/10系統。同時，研華還與英特爾合作開發了人工智能引擎，主要應用在基于AI的機器視覺解決方案上。基于英特爾的WISE處理核心，機器可以輕松拓展減少CPU的負載，實現人工智能；以最大程度簡化了深度學習模型的開發和部署，能讓用戶通過智慧的機器視覺系統，從更高程度的自動化、智能化、精準、高效的生產線中獲益，盡享效率和成本優勢。

以上就是研華的CODESYS的解決方案介紹，其強大的軟硬件整合功能，為客戶提供了更多可能性。從單機到自動裝備到產線，研華給各位合作伙伴提供了一個非常好的解決方式。而且不管是研發還是技術支持上，研華在全國都有這樣重點布局，幫助各地的合作伙伴與用戶達到更好的服務體驗，這是研華一個巨大的優勢。而且，研華深耕工控機行業多年，根據2018年年底第三方數據顯示，研華產品在全球占比34%，國內數據是50%以上。所以，研華在品質管控及服務上皆是得到業內專家的高度認可的。

最后總結一下，研華邊緣可編程控制器不只是PLC和或者PAC，其有5大優勢。一是提高項目編寫效率，二提高機臺運行效率，第三是系統更加穩定，第四是收斂軟件，提高復用性，第五就是融合信息化技術。

接下來給大家分享一個3C濾鏡檢測項目案例

項目難點：

1.涉及機器視覺、機器人、多軸控制，分布式IO控制、對接數據庫；需要IPC+PLC架構完成，編程跨平臺，編程復雜、通訊數據量大。

2.項目中間有變更風險，不確定具體控制點數。

3.項目周期長，預計至少3個月完成。

研華方案優勢：

1、分核架構整合IPC+PLC，一個平臺實現機器視覺，運動控制，機器人控制，分布式IO及數據庫功能。提高穩定性、降低成本，實現柔性加工。

2、模塊化IO配置，項目變更，靈活應對，保證交期。

3、CODESYS ST語言類似C#語言，客戶快速上手，Windows開放平臺，輕松實現信息化，實現設備聯網管理。