CODESYS：基于開放共享理念的數字化工廠解決方案

在近期舉辦的“2021中國運動控制/直驅技術產業發展高峰論壇”上，CODESYS軟件集團中國區市場營銷戰略中心執行總監王志強從“元宇宙”引入，介紹了數字化工廠的核心技術，以及數字化工廠的建設中CODESYS軟件平臺的技術優勢。

元宇宙與數字化工廠

最近一段時間，“元宇宙”一詞火爆全球，在一本介紹“元宇宙”的書里這樣寫道：元宇宙經濟學，實際上擺脫了傳統經濟學的一些天然限制條件，譬如有限的自然資源、復雜的保障秩序的制度、市場建立的巨大成本等。元宇宙經濟在純粹的數字世界，設定簡單的規則，從零開始構建經濟體系。從元宇宙經濟學的創新型研究、實踐中能夠得到的一些結論、觀點，可供傳統經濟借鑒,從而對于數字經濟的發展有所助益。

“元宇宙”與數字化工廠有什么關系呢？眾所周知，數字化工廠建設的內容包括設備數字化、產品數字化、裝備數字化和工廠數字化，這實際上也是“元宇宙”實現的一個過程。一般來說，我們在思考企業數字化建設時，通常會考慮：它能為企業帶來哪些益處、提高多少利潤等。但現在，我們應該換一個角度來思考，在虛擬世界里，如果一個虛擬的裝備或者產品、產線，會產生一些虛擬的產品，而虛擬的數字產品又會影響工程師的創新能力，工程師則可以根據所提升的創新能力，反哺現實中的物理工廠，這樣就使得物理工廠與數字化工廠相互影響、相互受益。

數字化工廠的核心技術——云端智能控制解決方案

在數字化工廠的建設規劃中，有三個重要環節：首先是裝備和設備控制器層面的數據提取；其次是數字上云的過程即數據的傳輸；第三則是數字孿生，數據云端分析，有用數據的復用。

開放式系統和支持互聯互通的編程開發平臺，是實現數字化工廠的基礎，換句話說就是，在邊緣端、在霧端、在云端都有相應的解決方案，即：邊緣端有工業級運行時系統，霧端有以人為本的符合國際標準的IDE，在云端有面向工業物聯網、工業大數據的云端SaaS平臺。

數字化工廠的核心技術：云、霧、邊的有機協同。

在云端，CODESYS的工業云SaaS平臺可為數字化工廠提供云端智能控制解決方案，并且應用領域廣泛，包括過程自動化、高端自動化裝備、特種車輛、工程機械（CODESYS的軟件系統在特種車輛/工程機械領域占80%-90%的市場份額）、工廠自動化等等。

CODESYS SaaS平臺的核心功能模塊包括數字孿生、應用程序倉庫、智能運維系統以及智能數據分析等。CODESYS Runtime通過實時采集控制系統數據，借助跨平臺通訊技術，將數據同步到云端，借助信息模型，形成數字孿生；應用程序倉庫可存儲所有面向不同行業Know-How的應用，包括標準應用，非標應用等，先進的分布式管理系統，方便多工程師協同開發項目；智能運維系統可產生不同需求的報表，可通過云端一鍵維護在線設備；智能數據分析是一個更高級別的功能，我們可以實時把變量拖拽到界面右邊的編輯區，選擇出要展示的形式，無需編譯，就能實時展現出對數據運行的狀態分析。

如何連接設備和云端？一座靈活而開放的“橋梁”必不可少。CODESYS 工業級網關可以和控制器結合在一起，通過工業級網關可輕松與其他CODESYS Runtime交互，通過OPC UA協議可以與云端進行數據交互。現場總線與開放式通信協議構筑出控制器、智能傳感器與云端之間的通信“橋梁”。

CODESYS的Automation Server是集成了控制器管理、工程管理、證書管理、數據分析、時間同步等軟件功能的云端SaaS平臺，并已在智慧物流行業、5G通訊應用等領域得到了成功應用。

數字化工廠的核心技術——開放式集成開發環境

面向數字化工廠建設，應用工程開發環境“以人為本”的特性至關重要，CODESYS 開放式集成開發環境具備以下優點：

基于 IEC 61131- 3 國際編程標準；

模塊化的架構；

提供各種主流現場總線的協議棧；

靈活，多樣，開放的可視化編程技術；

提供豐富的可實現復雜運動控制的庫和功能塊；

提供符合 IEC 61508 國際標準的安全控制解決方案，將邏輯控制（PLC）與安全控制（Safety Control）集于一體；

模塊化的功能安全擴展；

提供開放式自動化軟件開發平臺中間件：CODESYS Automation Platform；

具備面向過程控制的冗余控制技術。

數字化工廠的核心技術——高可靠的控制器運行系統

數字化工廠建設的底層基礎是控制器，控制器是工業現場的小型數據中心，它們具備整個機器全生命周期的數據，控制器的開放性，可靠性，靈活性至關重要。CODESYS Runtime提供了控制器開發的軟件平臺，CODESYS Runtime具有硬件架構無關性及良好的可移植性，支持主流CPU架構（如X86、MIPS、PPC、TriCore等架構），以及主流操作系統（如Windows、Linux、VxWorks、QNX等，同時支持無操作系統運行），支持開發國產化的自主可控工業控制器/控制系統，支持多種國產操作系統(SylixOS、ReWorks、OneOs)和國產CPU（飛騰、全志、瑞芯微等）。