從ePLC看OEM行業定制化趨勢
http://www.debgrams.com 2013-04-03 09:00 來源：今日自動化
早在幾年前，一些國內外自動化企業便開始嘗試在包裝、紡織、電梯等OEM行業提出“定制化”的平臺理念。在這樣的趨勢下，OEM行業所應用的PLC產品正在“嵌入”一部分定制化的功能，而ePLC的概念也應運而生，這里的“e”即為“embedded”。
近來，網上關于“下一代PLC發展趨勢”的討論十分熱烈。這個誕生近半個世紀的產品已經歷了數次變革，如今隨著用戶需求的驅動以及所面臨的更為復雜的控制任務，將再次面臨升級考驗。在討論中，大多數網友認為PLC的變革不僅要體現在傳統性能與功能的升級，更要體現在產品的平臺理念方面，將其價值延伸到整個生命周期之中。
其實，早在幾年前，一些國內外自動化企業便開始嘗試在包裝、紡織、電梯等OEM行業提出“定制化”的平臺理念。通過與OEM行業客戶在評估、開發、制造等環節的合作，縮短了OEM產品的開發時間，并降低了成本。在這樣的趨勢下，OEM行業所應用的PLC產品正在“嵌入”一部分定制化的功能，而ePLC的概念也應運而生，這里的“e”即為“embedded”。顧名思義，ePLC需要的是開放式的軟件開發平臺和相應的硬件產品。杭州電子科技大學計算機學院教授嚴義指出，ePLC應該具備如下的基本功能：開發方法使用IEC61131-3的標準5種編程語言，原則上沒有限制的硬件擴展，以XML方法開發的統一軟件平臺，具備用戶可自行開發的應用模塊。
對于如今的OEM行業，控制系統的功能越來越強，要求也隨之越來越高，產品性價比以及更快面向市場的速度的要求，讓越來越多的OEM行業用戶走上了“定制化”之路，ePLC的概念也隨之向OEM行業逐漸滲透。
從PLC到ePLC再到iPLC
在OEM行業，當前的專用系統開發存在諸多問題，極為突出的是C語言或匯編對開發人員的要求非常高，人數眾多，成本相應增加，此外由于產品的繼承性比較差，人員流動直接對公司造成極大的風險。而ePLC恰恰解決了這樣的棘手問題，嚴義認為ePLC就是結合了專用控制器與PLC的開發手段，在硬件上可任意擴展，不受限制；軟件上同樣可以任意擴展，開放安全，最為重要的是平臺開發的特征直接降低了公司由于編程人員流動造成的損失。
當然，這樣一個開放平臺的作用不僅是保護公司資產，更能幫助客戶更快地開發其產品，進而為用戶帶來實際的效益。PLCopen中國組織主席彭瑜教授認為，對于大多數中國本土的OEM制造業企業來說，產品設計前期的工作的專業性非常強，如果沒有足夠的技術支撐，產品開發很難持續下去。而為客戶提供一個開放式的平臺，就大大解決了客戶的燃眉之急。
隨著ePLC的深入發展，智能化與安全性能的需求也在逐漸增強。特別是“智能制造”這個概念在國內普及開來的同時，iPLC的概念也逐漸進入人們的視野。嚴義向記者解釋道：“從廣義上來說，iPLC就是具有智能算法的PLC；從狹義上來講，iPLC應該具備視覺、運動控制、智能算法、機器手等方面的多種功能。”以機器人生產為例，PLC的對接是發展的方向，此外，運動控制也是非常重要的一環。目前，大部分PLC的運動控制功能都比較弱，反饋功能弱、定位精度低，因此，運動控制技術的改善也在推動iPLC的發展。在產品安全方面，具有安全功能的PLC產品層出不窮，具有安全功能的開發平臺也相應成熟。據嚴義介紹，安全PLC的本質是降低PLC系統的失效率以及失效后避免引起人身傷害和財產損失，以達到被控設備安全運行的目的。同時，他指出，安全PLC并不應該單純為了通過相關認證，而是要作為提高產品安全性的手段。
“軟”實力帶來的機遇
隨著硬件元器件可靠性的增強，成本的逐年下降，硬件冗余已被廣泛理解和應用，越來越成熟的硬件設計已經能夠滿足各種預定的要求。但是即使硬件可靠性水平不太高，人們也難以在設計軟件時能夠確保完全滿足預定的要求。同時，隨著對軟件的依賴越來越大，包括從控制系統到安全系統，從單獨的系統再到復雜的集成系統，在實際工作中的體現就是，軟件和人為因素造成的失效、事故導致停機事故的比重越來越大。
有統計顯示，自動化系統中軟件開發的成本逐年上升，在1980-2010年的30年間，軟件成本由10%增至40%，機械成本卻由80%下降至35%。彭瑜認為，在工業控制領域，軟件設計的工程化必須在其全生命周期完善實施，包括從設計階段、仿真階段、程序編制階段、現場調試階段一直到運行與維護階段。
傳統的PLC編程語言最常用的是沒有結構化，不能定義數據類型的梯形圖語言，對于PLC使用者來說，除了可能過編制程序來控制外，輸入采樣、輸出配置和PLC例行程序均是不可見、不可控的。彭瑜介紹，采用了IEC61131-3軟件模型，就大大解決了這些問題。各大自動化企業也在利用軟件來打造“軟實力”。貝加萊“Automation Studio”作為統一的開發平臺，以開放的接口技術、軟件的模塊化以及行業庫的支撐與相關經驗，為OEM行業客戶帶來了具有競爭實力的軟件解決方案。
行業滲透進行時
盡管目前ePLC產品并沒有形成一定規模的產業，但是嚴義認為，推動ePLC理念的過程也是一個產業鏈完善的過程。“我們希望找到更多這條產業鏈上的應用廠商、生產廠商、銷售廠商等等，一起來推動ePLC理念與相關產品的發展。”據了解，嚴義與他的技術團隊已經啟動了在幾大重點行業的推廣計劃。
“在電梯行業，關于控制系統的強制性安全標準已經開始執行，安全認證工作今年也即將開始強制執行。這就要求電梯制造企業轉變開發模式，”嚴義介紹道，“構件化和建模方式開發更加適合這樣的模式，而我們提供的開發平臺正是符合這種形式的。”適合這種“老行業開新花”模式的行業其實還有很多，嚴義透露，接下來，塑機行業將會是他與團隊重點開發并建立合作的重要領域之一。
說到產業化，嚴義認為，隨著技術的強大與成熟，行業的道路自然會隨之拓寬。當然，他也指出，跟一線企業的對接十分重要。“我們現在有意識地在和各個OEM行業的大型企業進行溝通，主要是因為大企業普遍具備戰略性的思路與眼光，此外，大企業在同行業內的影響力也會進一步推動相關理念的認知。”
據嚴義介紹，目前他正與電梯業內一家大型企業進行合作，“由于我們的技術非常新穎，技術含量也很高，在國家相關認證標準出臺后，該企業可以直接把我們的合作成果拿去申請國家科技進步獎。”當然，合作不只意味著“共贏”，也意味著新理念的傳播與技術的推進。“比如現在我們在開發安全PLC的新模塊，我就提出了這樣一個概念，安全認證是非常重要的，但是實現安全不能光靠認證，這是靠理念改變出來的。產品從設計到生產要有這個理念，至于認證標準，應該是后續考慮的問題。”嚴義說到。
平臺開發和不斷完善、良好的技術服務支持是ePLC帶來的巨大優勢，但是硬件系統設計、應用項目開發以及對被控設備的熟悉程度也是非常關鍵的問題。也就是說，必須要從內核級掌握核心技術，此外價格也要考慮到國內企業的承受能力，這樣ePLC產品才能在OEM行業取得更持續、更健康的發展。
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