【独家采访】揭秘施耐德电气新近发布的开放自动化平台

图片来源：CEChina

作者 | 石林才

“
纵观工业自动化行业的发展历程，每一次的技术进步都离不开业界巨擘的推动。因此，这些执牛耳者的一举一动，总会引起整个行业的关注。
”
在多数自动化厂商将数字化转型、智能制造作为自己战略使命的今天，行业巨擘之一的施耐德电气却从自动化技术演进的角度出发，提出了全开放自动化的理念，并推出了以软件为中心的全新工业自动化系统——施耐德电气EcoStruxure™开放自动化平台（EcoStruxure™ Automation Expert）。施耐德电气的这一举动，顿时吸引了业界关注的目光。

开放自动化的理念其实由来已久，从工业通信协议的开放，到基于工业PC的硬件开放，以PLCopen为核心的控制软件编程的开放，都从不同角度实现了不同程度的开放。

但是，相比日新月异的IT领域，自动化领域的开放明显要“落后”很多。至今，自动化的产品还不能做到IT产品那样的即插即用，还没有任何一款控制器能做到和其他控制器的互相通用，各控制器的编程代码也不能复用。这些“不够开放”的自动化虽然与自动化技术发展的历史原因有关，但更主要的是与各大厂商精心构筑的技术“护城河”有关，全开放的自动化之路仍然是任重道远。

因而，这一次施耐德电气开放自动化平台的重磅发布，可谓是开启了自动化巨擘革命的第一步。

那这一次

工业自动化会因为施耐德电气的推动而变得更加开放吗？

全开放的自动化真能实现了吗？

这个EcoStruxure™开放自动化平台究竟是什么样的一个平台呢？

能解决什么样的开放问题？

平台的现状和未来是什么样的？

带着这些问题，

CONTROL ENGINEERING China采访了EcoStruxure™开放自动化平台的国内负责人、平台开发的参与者，施耐德电气工业自动化事业部市场部经理王强军，对这个平台进行了深度揭秘。



作为自动化领域头部厂商，施耐德电气早已拥有齐全的自动化产品线和完善成熟的数字化解决方案，无论是PLC、运动控制、变频器，还是DCS、SCADA、MES都享誉业界，那这次为何会突然推出开放自动化平台呢？

其实施耐德电气对开放自动化可谓是“预谋”已久。其主导的起始于1979年的Modbus开放通信协议，是世界首个工业通信协议，现已成为工业通信领域的业界标准。1996年又推出了基于TCP/IP以太网的Modbus TCP。在1997年，施耐德电气推出了“透明就绪”解决方案，旨在通过开放的网络、控制器、软件打造“透明工厂”。

而最重要的是在2017年，施耐德电气收购了一家专注于开放自动化开发工具的厂商nxtControl，这家在奥地利注册的公司是分布式系统控制技术领域的全球领导者，已经为开放自动化国际标准IEC 61499的应用开发和产业化做了十几年。

王强军对此也坦言，施耐德电气这次推出的EcoStruxure™开放自动化平台的原型确实来自于nxtControl的平台。在2017年收购之后，施耐德电气就成立了一个由机器自动化、工厂自动化和过程自动化的产品管理和研发人员组成的“孵化器”组织，在nxtControl原型软件平台上加上了一些新的IT技术和施耐德电气原有的技术，推出了现在的开放自动化平台。



在外界看来，工业自动化领域一直是不太开放的，或者说是封闭的、专有的。开放意味着会带来不稳定、不安全，而自动化领域最重要的是稳定可靠，封闭对于工业自动化系统的稳定可靠来说是有天生优势的。那为何现在需要开放呢？开放性真的很重要吗？

王强军对此进行了解释。他表示，随着智能制造时代的到来，IT技术不断融入到OT技术之中，设备与设备、设备与产线、产线与产线、产线与工厂之间的互联互通互操作就显得比以前任何时期更为重要，只有实现了互联互通互操作才可能实现真正的智能制造。

而以往在自动化领域，机器控制会有一套平台，生产控制会有一套平台，生产管理会有一套平台，这些平台采用不同的工具、不同的数据库、不同的数据源，即使是出自大牌厂商的产品，之间完全互联互通也并不是容易的事，更不用说这些平台可能来自不同的厂商。这对于最终用户或者工程公司集成商来讲，需要做很多重复性的工作，实现起来成本很高，甚至有可能功败垂成。

而另外一方面，现在工业领域要使用云计算、视觉识别、大数据分析和人工智能等先进IT技术，需要通过OT技术把数据收集起来，通过IT的协议转换传输上去，再经过数据的清洗和计算后返回，效率是很比较低的。而且IT的人往往很难理解OT的一些逻辑，所以工业领域要实现真正的智能困难重重，即使能做到也需要付出大量的时间和精力。

再加上工业自动化技术自身已经积累多年，可靠性和稳定性已经越来越高，而IT技术也已经比较成熟，很多技术都已经过验证，应用到工业控制这个层面的时机已经到了。所以说，开放对于工业自动化的未来是十分重要和必要的。



现在在自动化领域，几乎每个大厂都有自己的平台。另外，还有工业互联网平台、物联网平台、云平台、数据采集平台等各类平台。那施耐德电气的这个开放自动化平台究竟是干什么的呢？为何可以称为一个平台呢？

王强军表示，EcoStruxure™开放自动化平台不能简单理解为一个软件，它是一个一整套软硬件的系统。

首先，它是一个一体化的开发工具，就是我们说的集成开发环境（IDE），用于工业自动化应用程序开发的工具，可以对自动化项目和工程来进行开发、组态、建模以及设计。可以自动生成HMI界面，这个HMI界面可以直接部署到工控机或者电脑上。

然后，它还有一个数据库，可以对事件、记录、趋势等数据进行归档和存储。同时还有一些库文件，包括各个行业的行业库。

另外，它还有一系列的自动化硬件，比如面向大型产线控制系统的M580分布式控制器，面向机器自动化的莫迪康M251分布式控制器，支持分布式控制的ATV系列变频器等。同时，还有一个统一的标准运行环境（Soft dPAC），可以运行在基于Linux/Windows 的IPC 或者基于Linux的嵌入式设备上。

有了这些完整的开发环境、硬件和运行环境，就可以开发一套完整的自动化系统了，也就成为了一个自动化开发平台。



开放自动化，意味着自动化产品的互联互通互操作、即插即用、软件代码的复用和可移植。实现这样的开放，一直也是自动化业界追求的目标。那施耐德电气的这个开放自动化平台能否实现这一愿景呢？这个平台为何就能称之为开放自动化平台呢？

针对这个问题，王强军从开放自动化的内涵和发展给出了答案。他指出，在自动化领域的开放，并不等同于IT领域的源代码开放，而是指一个自动化系统能够和其他系统、其他厂商的硬件很方便的集成和融合，就是所谓的横向集成。另外，还需要能够非常方便的将一些新的技术，比如大数据分析、物联网、人工智能等融入到整个工业控制系统之中，这就是所谓的纵向集成。

开放自动化并不是施耐德电气提出来的概念，早在1993年，国际电工委（IEC）就制定了用于统一PLC，DCS，IPC，CNC和SCADA编程系统的国际标准IEC 61131-3，这也开启了自动化走向开放的第一步。目前多数自动化控制器已经支持IEC 61131-3这一编程规范。

但是，IEC 61131-3是面向单个设备的编程标准，为哪个控制器开发的程序就只能部署到该控制器上，很难复制和移植使用，当系统需要扩展和升级的时候，需要去不断重复的编程，还要定义各个系统之间的接口。

后来，为了满足日益复杂的工业系统的要求以及可复用、可移植和可操作等的需求，IEC从2000年开始开发面向分布式控制系统的标准IEC 61499，并在2005年完成发布。IEC 61499是面向系统级的可执行建模语言规范，它提出独立于底层系统设备的应用模型，将面向部件的控制软件封装成为功能块形式的软件组件，通过连接功能块，以直觉图形的方式对控制算法建模。通过功能块的标准化封装实现了软件的可复用性，从而使软件与硬件解耦。所以说IEC 61499是当前开放自动化的统一标准。

而这次施耐德电气推出的开放自动化平台就是原生支持IEC 61499标准的开发平台，从开发理念到各类功能块都是严格符合IEC 61499的标准。也就是说，只要是按照IEC 61499标准来开发的软件或者功能块、行业库都可以在这个平台里面使用。只要是支持IEC 61499运行环境的硬件，都可以用这个平台来编程、组态。所以说，这是一款可以称之为真正开放的自动化平台。



尽管开放自动化的愿景十分美好，开放自动化的标准IEC 61499也早已出炉，而现在开放自动化的平台工具也得到了施耐德电气的重磅发布。但要判断一个理念或者一个平台是否真正的有用，还得看它能否给用户带来价值。

那施耐德电气的这个开放自动化平台能够给用户带来哪些价值呢？

王强军表示，EcoStruxure™开放自动化平台的核心是IEC 61499，所以IEC 61499的一些优势就是它的价值体现。一方面IEC 61499通过功能块封装实现了软硬件解耦从而实现了不同硬件、不同系统之间的互联互通互操作、软件可移植和复用，带来了极大的灵活性。比如可以将一个AGV小车或者一个机械手的控制封装成一个功能块，在每次用到AGV小车或者机械手的时候，直接在软件中拉出这个功能块就可以了，无需再次编程。

另一方面IEC 61499采用了面向对象的方式进行功能块封装，弃用原来IEC61131-3中基于时间扫描的程序执行过程，改为了基于事件驱动功能块的执行过程，更符合现代软件工程，可以让IT工程师更容易理解OT技术，降低IT技术在自动化领域的应用难度。而且，这种组件化的面向对象封装方式和OPC UA信息模型是一致的，所以IEC 61499和OPC UA是可以紧密结合的。

比如，把一个泵封装成一个功能块之后，它的各种逻辑和参数都在功能块里面，然后向外通讯，不管和SCADA系统通讯，还是和MES系统通讯，和3D模拟仿真系统通讯，如果采用OPC UA的话，只要稍做一下，就可以变成OPC UA信息模型，这也就大幅降低了数据集成或者工程集成的难度，无论是IT工程师还是OT工程师，只需要理解功能块外部的接口怎么用，功能块内部的算法完全不需要去了解。



在国内，施耐德电气是在2020年11月第三届进博会期间正式发布了这款EcoStruxure™开放自动化平台，那目前在国内的最新进展是什么样的呢？

据王强军介绍，该平台已经正式对外销售。目前平台针对食品饮料和物流两大行业已经有了丰富的功能块。而且，EcoStruxure™开放自动化平台采用敏捷开发的方式，每年都会进行两个版本以上的更新发布，逐步丰富其功能和行业库。针对食品饮料和物流自动化两个高速发展的行业，提供了细分的行业库，为总包商、设备制造商、系统集成商和最终用户带来工程和运营效率的优化。如在乳品行业中，涵盖储存、传送带、灌装等多环节的资产被容纳到一个动态资产模型中，可实现各工程相互的连续性和总体设计的便利化；在物流行业，工程师可利用输送线、移载、转向等行业功能块，快速实现系统的工程设计、测试和调整，缩短系统投入运行所需的时间。

王强军还特别表示，施耐德电气特别希望合作伙伴或者IT、OT工程师参与到开放自动化平台各类功能块的开发之中，通过应用商店的形式搭建一个开放自动化的生态。

了解更多

点击“阅读原文”，下载IEC 61499 白皮书，了解更多施耐德电气开放自动化平台更多信息。