深圳电子展
2024年11月6-8日
深圳国际会展中心(宝安新馆)

“开放性”一直是自动化追求的目标

事实上,专有自动化系统的局限性并不是今天才显现出来的,厂商和用户在PLC/DCS诞生不久后就开始了开放性的探索。早期的DCS系统是采用专有网络来通信,系统完全封闭,各厂家的产品自成系统,不同厂商的设备,无论是仪表还是I/O,都不能互连在一起。80年代中后期开始兴起的现场总线技术,把基于封闭、专用的通信网络变成了基于公开化、标准化的网络,可以把来自不同厂商而遵守同一协议规范的自动化设备连入控制系统。然而,由于行业与地域发展等历史原因,加上各厂商受自身利益的驱使,全球逐渐形成了十多种常见的工业现场总线。

进入21世纪,以TCP/IP为基础的以太网进入自动化领域,在标准以太网协议上稍作修改的工业以太网给自动化系统带来了更大的开放性。在运动控制领域,实时工业以太网也开始兴起。这些工业以太网协议都是公开的协议,有的是免费的,有的是开源的,有的成为了我国的国家标准。工业以太网的应用使得更多的设备更多的系统能够接入控制系统,“一网到底”也因此成为了可能。遗憾的是,同现场总线一样,工业以太网也因为各种原因没能统一为一种协议标准,各大厂商各自为政,相互之间需要协议转换器来连通。

除了网络开放外,自动化控制系统的硬件和软件其实也一直在走向开放。在硬件方面,90年代,基于PC的控制技术开始兴起,IPC、嵌入式PC开始承担起工业控制器的角色,这使得装上Windows或者Linux的工业计算机、甚至商用电脑或者笔记本电脑就可以成为控制器硬件,不依赖硬件厂商,再加上它的操作系统Windows和Linux也很开放,很多IT技术可以在这些“控制器”上直接使用,给自动化控制系统带来了更大的开放性。

在软件方面,虽然各个厂商都有自己的编程软件或组态软件,但早在1993年,国际电工委员会就制定了用于规范PLC,DCS,IPC,CNC和SCADA编程系统的标准IEC 61131-3,编程软件只需符合这个规范,便可借由符合各项标准的语言架构,进而能建立任何人皆可了解的程序。目前,大多数厂商的控制器已经支持这一标准,这也奠定了PLC编程开放性的基础。

除了网络、硬件和软件方面的开放外,一些厂商和用户也在不断推动控制系统架构的开放性。比如在2016年,埃克森美孚公司就通过开放流程自动化论坛(OPAF)发起了旨在定义“一个开放、安全、基于标准、支持互操作性并适用于多个流程工业的流程控制架构”,即现在由The Open Group组织的O-PAS标准。另外,德国的流程工业用户组织(NAMUR)也提出了自己的开放架构NOA,并计划在2021年至2022年以IEC的标准发布。

来源:网络