今天的自動化硬件和軟件，比獨立的機器控制更容易集成。只需要提供一種集成的開發(fā)和編程環(huán)境，就可以一種平易近人的、有凝聚力的方式呈現自己。

選擇一種編程語言還不夠，這只適用于直接的機器應用程序。現在，機器自動化要求集成更多功能：HTML5人機界面（HMI）、輸入/輸出（I/O）、順序邏輯、運動和網絡安全、機器人和協(xié)作機器人運動學、視覺、安全機器人和運動、狀態(tài)和能量監(jiān)測、機器對機器通信。可與多個生產模塊和智能跟蹤系統(tǒng)、邊緣和云通信以及接口的協(xié)調。

企業(yè)需求的不僅僅是直接控制功能。制造企業(yè)越來越需要通過數字雙功能集成報告、數據庫管理和機器模擬，以進行初始設計和持續(xù)優(yōu)化。

這些功能需要對自動化軟件平臺采用全面的、自下而上的方法，該平臺可擴展、模塊化、有記錄、可重復使用，并且基于IEC61131-3編程語言標準。如今，自動化技術公司可提供全面的功能，包括單軸和多軸運動、計算機數字控制（CNC）、配方和報警功能、用戶管理和審計跟蹤、行業(yè)標準（如OMAC包裝工作組的PackML）和網絡診斷等。

許多出色的功能，過去僅作為第三方軟件提供，但現在已經成為許多軟件包的標準功能，并且有助于更改自動化的實施。

圖1：動態(tài)HMI內容（例如可縮放矢量圖形）有助于可視化復雜的制造過程。本文圖片來源：貝加萊工業(yè)自動化

動態(tài)人機界面

動態(tài)HMI內容可以更輕松地顯示復雜的制造流程。一種方法是使用窗口小部件，使用戶可以將已有的基于XML的可縮放矢量圖形（SVG）圖像設置動畫，或者使用運行數據從2DCAD轉換過來。

用戶將小部件拖放到HMI應用程序中的目標頁面上，并在那里進行配置。在運行時，可以從應用程序控制圖像動畫。可以將SVG圖像旋轉、過渡和移動，這節(jié)省了創(chuàng)建多個圖像序列所需的時間和成本。由于SVG圖像基于矢量圖形，因此即使放大也能保持高分辨率而不會降低圖片的質量。

配置的靈活性

通過模塊化應用程序，可以在不改動機器代碼的情況下，隨時將I/O模塊添加到現有程序。可以在機器交付之前、甚至在運行時進行，這簡化了管理機器和設備變體。可以從企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）或訂單管理系統(tǒng)生成I/O變體配置。即使添加了第三方驅動器或模塊，也不需要工程工具。

圖2：I/O機器變體配置，可以直接從ERP或訂單管理系統(tǒng)生成，無需工程工具。

可以使用適當的配置工具，直接在機器上配置其它變體和選項。一些開發(fā)環(huán)境包括一個工具，允許在梯形圖邏輯中更改配置，而不影響機器的主要應用程序。無需修改機器原始軟件即可進行調試，為最終用戶提供所需的靈活性，同時保持原始設備制造商（OEM）解決方案的完整性。

圖3：內置了通信平臺的控制系統(tǒng)，可以自動生成PDF報告。有一些選項可根據不同用戶的特定需求自定義報告。

集成視覺

另一個趨勢，是將視覺相機集成到機器控制程序中，包括智能相機、照明和先進的圖像處理算法。這允許機器視覺和其它自動化組件之間實現微秒級的同步，而這只需要管理一個工程工具和一個應用程序。

PDF報告

控制系統(tǒng)可以內置通信平臺，并自動生成PDF報告。報告功能從控制平臺提供的任何軟件組件收集統(tǒng)計機器數據和信息。可以自定義報表的數據、布局和設計，用戶可以定義使用的語言和單位。

報告設計選項可以根據用戶的需求自定義報告。報告中可以包含圖片和表格等圖形化元素。為了防止未經授權的訪問，可以對文件進行加密。報告可以在指定時間通過電子郵件自動發(fā)送，也可以由特定事件觸發(fā)。此外，報告可以保存到外部存儲介質（如USB閃存驅動器）或直接從機器發(fā)送到網絡打印機。

大數據管理

使用數據庫集成工具箱可以更輕松地在應用程序中部署數據庫。無論該數據庫位于現場還是位于云中，都可以將數據從現場層存檔到數據庫。這簡化了大量數據的管理，是工業(yè)物聯網（IIoT）數據采集和分析要求的關鍵。

制造設備每天會產生大量數據，這些數據必須可視化、可存檔或能夠傳遞給更高級別的系統(tǒng)，以便進行處理生成有用的信息。為控制系統(tǒng)提供數據庫接口，可以直接從控制器向數據庫發(fā)送數據。諸如存儲過程之類的通用數據庫功能，允許根據需求生成關鍵性能指標（KPI），從而優(yōu)化制造過程。

機器仿真與數字雙胞胎

自動化編程不再局限于彼此隔離的機器程序。它現在包括集成的生產系統(tǒng)，例如定義了自適應機器的下一代智能跟蹤技術。

考慮在軌道系統(tǒng)上，與數十甚至數百個其它航天系統(tǒng)協(xié)作，獨立控制單個產品移動所帶來的自動化軟件挑戰(zhàn)。每個工作站代表一個機器模塊，所有機器控制和輔助功能適用于每個產品、生產模塊和整個系統(tǒng)。

內置仿真軟件是可視化和優(yōu)化智能跟蹤系統(tǒng)要求的有用工具。它有助于工程設計、縮短新軌道系統(tǒng)的上市時間，并在現有系統(tǒng)上運行新產品。集成仿真軟件基于面向過程的編程。

這些仿真工具有助于確保航天飛機不會發(fā)生碰撞、超越虛擬障礙或超出配置的速度限制。符合FDA標準的跟蹤也可以實施。該軟件可以將產品數據與相應的航天飛機相鏈接，并使制造過程可追溯。

當使用面向過程的編程創(chuàng)建軌道系統(tǒng)應用程序時，軟件工程師定義航天飛機在軌道上的行為規(guī)則。當航天飛機通過虛擬觸發(fā)點時，規(guī)則被激活。這使得運動序列的實現更有效，并且減少了各航天飛機所需的編程量

通過集成的仿真選項，軌道系統(tǒng)開發(fā)人員可以運行測試以確定最佳數量和速度，從而最大限度地提高航天飛機的吞吐量。

在仿真和實際工廠中使用相同的系統(tǒng)軟件，這樣就可以在任何時間在仿真和實際操作之間進行切換。航天飛機如何與機器人等機械元件的相互作用也被可視化。

獨立機器操作軟件注意事項和工具擴展之間的差距，使得機器自動化程序員要考慮的問題，不再僅僅是選擇梯形邏輯與C編程的問題。它是關于選擇一個集成的自動化平臺，提供可配置的軟件套件來管理，而不僅僅是控制機器。

對于系統(tǒng)架構師來說，在一次性機器項目的基礎上開發(fā)這些功能是令人生畏的，而且實際上是不切實際的。同時，這些新的軟件功能對于實現機器聯網至關重要，更不用說制造支持IIoT、旨在提供可以支持新數字商業(yè)模式的設備。

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