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IEC 61499标准是工业4.0缺失的一环吗?
来源: 施耐德作者: 施耐德时间:2020-07-09 10:39:56点击:395

中国北京,2020年7月9日,未来,工业企业将能够灵活地适应供需两端不断变化的市场条件,并取得蓬勃发展。届时,非专有的开放式平台将能够基于对业务目标的实时管理提供整体控制能力,推动新的商业模式涌现。运营流程和基础流程将被整合至一个无缝的业务、自动化和控制系统,以便更好地协调供应链、业务系统、运营、生产、物流以及客户服务等各个环节。创新型工业自动化技术的应用将促使运营能力发生阶段性的改进。最终,工业企业将能够提升交付速度,削减成本,并缩短向消费者交付产品的周期。

什么“原因”阻挡了工业自动化的前进步伐

施耐德

如果数字化的潜力能够得到全面发掘,工业企业的创新能力、效率和敏捷性都将达到前所未有的高度。那么,是什么阻碍了这一切的发生呢?事实上,其中的制约因素更多地源于历史和心理方面,而并非技术方本身面。

低成本智能传感器和开放式计算平台的广泛普及简化了互联互通和系统控制的复杂性,使得机器学习和人工智能的应用成为可能。事实上,目前智能不但可以分布在云端和边缘的软件资源中,而且可以嵌入到控制器和现场设备中。

此外,随着技术的进步和开放式标准的演进,制造商得以在不中断现有业务运营的情况下,更加顺利地推进现代化升级改造,避免核心系统替换产生高昂成本。然而,由于对传统专有自动化系统的过度依附和依赖,很多制造商都无法获得上述优势。

从传统的专有自动化系统到“即插即用”的开放式平台

目前,大多数领先的自动化系统供应商向最终用户提供的是专有系统,导致这些用户只能使用特定的技术。许多此类用户在向其他PLC/DCS供应商的系统迁移时,都面临着投资回报率(ROI)的问题。

然而,这种专有方法导致制造企业无法充分利用创新成果,增加了企业的总拥有成本,限制了企业使用先进IT技术的能力。从长远来看,这种专有方法会限制企业快速向前发展、迅速建立市场优势的能力。

未来的情况将大有改观。Automation.com总编Bill Lydon认为,未来的制造和生产运营将围绕通用开源架构展开,并将遵循由开放标准驱动的互联网和企业计算模式。工业自动化实际上是一个计算用例,但它还未成熟到可以接纳这些先进概念的程度。工业自动化系统应仅作为一个多厂商、可互操作的开放式平台,用以实施全新的制造和生产模式。

Lydon表示:“一些制造和生产企业正在尝试渐进式变革方法,在保留现有流程和现有资产的同时,推动阶段性改变。这种方法侧重于利用新技术进行改进,实现成本节约和运营改善。这样的渐进式调整并不会导致流程和业务模式的深刻变化。”Lydon认为,制造和生产流程的变革以及业务模式的改变和技术变革的推动,将加速提升企业的竞争能力,并带来显著的投资回报。

Lydon提倡采取任何必要措施,使用开放的多厂商架构,基于实时业务管理目标,实现对自动化的整体控制。“要想真正实现‘即插即用’,我们必须摒弃本地标准,转而采用单一的行业标准配置文件,将设备添加到自动化系统当中。目前,计算机行业已经实现了这样的操作,简简单单即可将打印机、扫描仪、照相机和外部驱动等设备添加到系统中。计算机系统可以,自动化系统为何不行呢?”

标准必不可少

Lydon指出,在新的环境中,对于多厂商互操作性以及从供应链到制造和生产再到客户的无缝接口而言,标准至关重要。IEC 61131-3是当前应用最为广泛的工业自动化和控制编程标准,得益于其完整的任务结构,可以完成事件驱动型、状态触发型和循环逻辑型任务。PLCOpen组织对IEC 61131标准进行了重大改进,包括用于企业通信的OPC UA协议、远程过程调用以及控制器到控制器的标准化数据通信模型等。该领域的另一项进展是IEC 61499标准(译者注:IEC61499已经被等同转化为国家标准GB/T19769),这项标准基于IEC 61131标准的功能构建,定义了分布式控制系统的通用模型,并且以围绕功能块构建的事件驱动型任务为特征。

抛开IEC 61131和IEC 61499等编程标准不说,人们往往会忽略这样一个重要事实——传统厂商从未完全接受使用代码和功能可移植性的开放式实现。Eclipse Foundation 4diac开源项目促进了IEC 61499,如果能够被传统自动化厂商接受,那标准的进一步发展将是朝着正确的方向迈出的一步。

IEC 61499标准的普及

施耐德电气认为,对于Lydon提出的问题,答案可能在于IEC 61499标准的普及。这项标准最初形成于上世纪90年代末和本世纪初,但是由于当时的技术条件所限,这项标准并未得到广泛普及。如今,随着技术的进步,IEC 61499标准解决了不同厂商设备间的可移植性、可配置性和互操作性问题,同时也解决了软件和硬件独立性的问题。此外,通过调整和结合基于扫描和基于事件的机制,这项标准可以使自动化系统轻松采纳IT领域的最佳实践,并与企业系统进行交互。此外,借助IEC 61499兼容wrapper配置软件实现遗留系统的再利用能力也正在开发当中。

开放式过程自动化论坛(OPAF)和过程工业自动化技术用户协会(NAMUR)等组织作为最终用户团体,正在大力推进对当前专有自动化系统范式的改革。有了IEC 61499标准,再加上施耐德电气等主要自动化厂商对于采用开放式自动化系统平台的意愿,可以说现在已经是万事俱备,工业自动化系统前景在望。

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