01 自動化已然成為軟件行業

自動化行業在過去的十年里顯著的變化就是“軟件”的作用凸顯，以至于人們已經很難再把自動化定義為PLC、伺服驅動、HMI 這些硬件的產品領域，而是更多的賦予了這個行業軟件特性，這包括多個方面：

◆ 集成開發平臺：由于方案的集成更多需要靈活高效的工具，集成開發平臺成為了實現“方案”的關鍵（圖1）。面向所有對象和全流程的應用開發，工程師們再也不需要在多個軟件間切換，也不需要再為軟件間的不匹配而消耗大量的精力。

圖1 ：貝加萊的集成開發平臺充分展示軟件已然成為自動化的事實競爭力

◆ 建模仿真：它是原創性設計的根源，通過建模與仿真，可以大量節省開發時間，并降低測試驗證過程中的物理材料消耗，進而降低研發成本。

◆ 機電融合：通過軟件，如PLCopen 的標準化，Part IV 協同運動控制，人們可以針對定位同步控制、CNC 和機器人進行統一編程，進而使得機器與產線得以無縫的耦合。. 知識自動化：在長期開發中所積累的經驗、工藝Know-How 可以通過軟件形式封裝，并被復用，以及低代碼開發模式使得系統更為高效的響應市場的變化。

◆ 軟件工程：不僅是軟件的核心工藝，軟件的復雜性也使得軟件開發對于工程師的軟件工程能力提出了新的挑戰，在集成開發平臺中版本的控制、代碼的規范也成為了迫切的需求。對工程師的軟件工程能力也較之過去的梯形圖為主的PLC 編程更高。

◆ 智慧工廠的集成：在機器與工廠之間的MES 原本被歸為IT技術，然而包括邊緣計算、能源管理、預測性維護都已經采用了IT 與OT 融合的方式，以軟件的形式進入了制造業現場。

這一切都告訴我們：自動化行業正在成為一個軟件行業，它正在改變著整個產業的未來，也為制造業帶來更為廣闊的空間。

02 軟件復用提升開發效率

對于機器與工廠而言，軟件開發如何高效變得至關重要，而模塊化、代碼復用技術已成為高效開發機器軟件的重要手段。下面不妨通過在機器自動化領域極具代表性的廠商——貝加萊來看看工業軟件的發展趨勢。

在過去的10 年里，貝加萊一直致力于模塊化的軟件開發設計，其mapp經過10 年的迭代，已經為各個機器制造領域提供大量豐富的應用APP，基于Automation Studio，這些經過嚴格標準與規范設計，并經過大量現場實踐驗證的軟件，正在為機器賦予靈活性（圖2）。

圖2 ：mapp 技術為機器與工廠提供了智能

03 應用場景

為了說明mapp 的模塊化設計思想如何提升機器的開發效率，我們以一臺注塑機為例，進行演繹：圖3 是一臺注塑機，它由多種APP 構成，這些APP 針對注塑機的類型如油壓、帶伺服泵、全電動注塑機、二板機、立式等進行不同的組合。

圖3 ：獨立的注塑機控制軟件APP 構成

◆ 基礎軟件：如生產的報警、配方管理、用戶管理、設備狀態顯示等一系列基本APP 構成；

◆ 基本控制：液壓系統的控制、多溫區的控制、螺桿擠出的傳動控制都是注塑機的基本工藝控制；

◆ 功能：射膠、熔膠、開合模、保壓、頂針等工藝緊密相關；

◆ 網絡互聯：由遠程診斷、維護、網絡連接等構成。

注塑機還可以與機器人配合，通過設計機械中心、機器人TCP、傳送帶的坐標間的協同（基于PLCopen 協同運動控制），注塑機的生產時序與機器人、輸送帶進行節拍的時間基準匹配，可以在完成生產后由機械手/ 機器人對制成品取出，并送至輸送帶或后續檢測單元。這些都可以通過APP 的新增來實現。

圖4 顯示了注塑機、機器人與生產配料、稱重系統的配合，當生產工藝變化時，配料與稱重與機器配合，并實現軟件自定義的工藝變化，與機器人、輸送系統共同構成一個“智能塑料加工單元”，形成高效的連續生產，整體提高塑料件的制造效率。

圖4 ：注塑機、機器人與配料稱重系統構成制造單元

04 不僅是機器控制

對于mapp 而言，不僅可以實現機器的控制，mapp的功能還使得機器賦予了成為智能制造的一個節點的功能，如圖5 所示，它包括以下幾個方面：

圖5 ：為邊緣計算與云連接的APP 設計

◆ 邊緣計算：包括OEE、排班、能源管理與狀態監測都可以由各種APP 來運行于邊緣側控制器，既可以是嵌入式控制器本身，也可以是貝加萊開發的OrangeBOX。

◆mappVIEW 為更為易于訪問的HMI，基于mappVIEW設計的機器畫面，可以由支持HTML、JavaScript 的任意終端如手機、PAD、PC 來訪問，而且其訪問如同每個人每天使用的iPhone 一樣便捷、直觀。

◆ 數據節點：通過Euromap，注塑機可以與MES 系統或云端應用連接，實現對注塑機數據的匯集、傳輸，并應用于智能優化等。

而以上這些都是以軟件APP 的形式存在于機器的開發中。

本文來自于《控制工程中文版》（CONTROL ENGINEERING China ）2019年04月刊《技術文章》欄目，原標題為：軟件改變自動化世界