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“2017智能工厂核心技术与标准研讨会”回顾
2017-08-15    来源:秘书处    发布者:王继宏
        春夏时节,风光旖旎。京城大地,精英会集。共论智造,相关技艺。智能工厂,如何实施?

        2017年5月10日,中国机电一体化技术应用协会携手国内外的智能制造标准制定和实施单位,共同在北京展览馆举办了“2017智能工厂核心技术与标准研讨会”。

图1:研讨会现场图片


图2:研讨会现场图片
 
        PLCopen国际组织执行主席 Eelco van del Wal 先生以“PLCopen 技术使能智能工厂——PLCopen 支持工业4.0,实现更加智能的制造业未来”为题目,介绍了未来社会在智能汽车、智能家居、智能电网、智能城市等方面的的数字化愿景,描绘了第四次工业革命到来后的数字世界的情形是“产品与生产设施以一种相似的方式链接在一起,材料、产品、工厂相互交换技能和需求,技术系统的智能程度足以自动适应新的需求……”,指出了未来工业面临的挑战是“批量订制(批量生产的优势也适用于个性化订制——即使只生产一件产品)、模块化(生产批量和顺序几乎可以自由配置)、合作(开发和生产齐头并进,在同一数据模型中彼此互补)、累积性(机器和系统概念灵活适应新条件)、点对点通信(人和机器通过互联网技术直接相互通信,不分层次)、效率(生产需要经济节约、资源高效和可持续)、增加的产品多样性、可变的产品数量、更短的产品生命周期、功能和技术的订制、成本和质量受控”。他还介绍了工业4.0参考架构模型和实施智能工厂的标准体系,PLCopen标准规范在该模型和标准体系中的位置和对应关系。最后,他通过一个酸奶灌装生产线对上述内容做了生动解释。
图3:PLCopen国际组织执行主席 Eelco van del Wal 先生演讲
 
        Sercos国际组织执行主席 Peter Lutz 先生以“适用于工业4.0和工业物联网的工业通信技术”为题目,介绍了未来基于工业物联网的智能制造对工业通信技术的挑战和解决方案。这种挑战主要包括:从传感器端到云端的纵向集成,机器设备与其它机器设备以及其它企业的设备之间的横向集成,以及物联网所采用的非实时IP通信协议与工业生产现场所采用的高速、高精度的实时通信协议的整合。工业现场实时通信协议的带宽利用率能达到95%,而物联网的非实时IP通信协议的带宽利用率仅仅能达到5%左右。Sercos与OPC UA这两种通信协议优势互补、相得益彰,两者结合解决了智能工厂的纵向集成和横向集成问题。Sercos协议将带宽分成不同优先级的两个甚至多个通道,使得包括TCP/IP协议在内的多种以太网协议可以与Sercos协议共享网络设施,互不干扰,互不依赖,使得高效率、高精度的Sercos设备无缝地集成到基于低效率的IP协议的物联网内,并且实时性和精确性不受任何影响。不同种类的实时以太网协议直接互连、共享网络资源,保障了生产车间的已有设备能够通过适当升级软件系统即可服务于智能制造,保护了制造企业的已有投资。最后,他介绍了TSN(时间敏感网络)这个专门为解决以太网实时性制定的协议,其对应的国际标准为IEEE 802.1。未来的发展趋势是以太网的实时性得到根本性的解决,将来不再需要开发专用的实时以太网通信板卡,而是直接从市面上采购TSN标准板卡,在此基础上,允许其它通信协议并存于同一网络资源上的各种通信协议将和谐共处,整合利用已有生产设施,共同服务于智能工厂的互联互通。

图4: Sercos国际组织执行主席 Peter Lutz 先生在演讲
 
         欧德神思软件系统(北京)有限公司的技术经理王伟先生以“基于PLCopen 的智能制造工业云技术”为题,介绍了其CODESYS产品家族符合PLCopen制定的IEC 61131 系列国际标准的工程、运行、可视化、现场总线、运动控制和安全等六大类产品的功能特点和典型应用案例。随后介绍了工业4.0所涉及的数据和应用程序从现场向云端服务器的迁移。数据向云端的迁移已经在几年前就通过SCADA系统实现了。应用程序向云端的迁移是实现智能化的重要环节,它将各种分离的设备(如:PC层的HMI、PLC层的安全设备和机器人、总线层的各种IO和驱动)连接到工厂的一个集中化的智能云服务器,这样,工程师不再需要分别对各个设备单独进行编程、下载和上传程序,而只需将编写好的应用程序上传到云端,以后的维护工作中,只需要登录到云端,就可以获得所有数据和设备中运行的源代码,非常方便地对工厂中成百上千的设备进行操作。当一个团队中有多个工程师时,他们之间可以共享软件程序,并且保证每个工程师得到的都是最新版本的代码程序。CODESYS实现了云端到工厂端的通用接口,它不仅仅能获取存储数据,还可以知道工厂中的所有信息,并可以将软件分布到工厂中的各个部分。它独立于具体硬件,可以直接支持所有基于CODESYS开发的控制器产品,如:施耐德、ABB、博世力士乐、倍福等400多个OEM设备制造商的产品。另外,智能云服务器也会是一个开放架构的软件,客户可以通过其开放的云接口,将特定的协议、需求集成到智能云服务器中。
 
         菲尼克斯电气软件公司的客户经理陈梓超先生以“工业控制器软件解决方案”为题目,介绍了该公司符合PLCopen 组织制定的 IEC 61131 系列标准的工业控制系统集成开发平台、软PLC、多种工业通信协议栈、自动化接口(与第三方编程或分析工具软件的接口)、安全性以及应用案例。为智能工厂提供多语言(多种编程语言和界面语言)、多任务、多平台、易于扩展和集成的满足安全性要求的软件套件。为智能工厂在操作层、控制层、设备层、现场层提供开发和运行环境。
 
         倍福自动化(中国)公司的狄海江先生以“TwinCAT 3为实现智能工厂提供强大的软件平台”为题目,介绍了其基于PC的控制及实时内核软件TwinCAT 3。它符合PLCopen制定的IEC 61131系列标准,为智能工厂提供标准化、高性能、高效率、易连接性、可扩展性、分析诊断、抽象、运动控制、安全、团队开发、丰富经验等功能特点。
执行器/传感器接口(AS-i)中国专业委员会的秘书处专员杨齐俊先生以“简单、安全、开放的AS-interface技术”为题目,介绍了AS-i相关的情况。它起源于1990 年,由11个传感器、执行器、控制系统公司共同联合开发,目的是寻求一个经济、简单、可靠的最底层的传感器和执行器网络,以推动布线系统的改革。目前,AS-i协会在世界范围内已经有350 家成员单位,现有超过1900种经AS-i协会认证的产品,已有超过3600万个AS-i模块已投入实际应用,以及超过700万的安全节点的安装。
 
         OPC基金会中国协会首席代表张誉先生以“物联网、标准化和OPC”为题目,介绍了物联网、工业4.0与OPC UA之间的关系,以及通过这些技术的实际应用能带来什么样的好处。物联网和工业4.0这两个概念差不多,前者主要是美国那边的IT领域的说法,后者主要是欧洲这边的工业企业的说法。其目的是实现服务于智能制造的智能工厂。物联网的主要特点和必备条件是设备的智能化和互联互通。为了解决工业现场数据通信标准不统一的问题,OPC基金会发起了OPC UA技术架构的开发与应用工作。OPC UA采用基于语义和面向服务(SOA)的架构。它以统一的架构与模式,既可以实现设备底层的数据采集、设备与设备之间的互操作等横向信息集成,还可以实现设备到SCADA、SCADA到MES、设备与云端的纵向信息集成。它因此成为德国工业4.0、美国工业物联网以及中国制造2025的重要基础性技术标准而得到日益广泛的应用。
 
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