【自动化】自动化正在成为一个“软件”行业

自动化行业在过去的十年里最显著的变化就是“软件”的作用凸显，以至于今天人们已经很难再把自动化定义为PLC、伺服驱动、HMI 这些硬件的产品领域，而是更多的赋予了这个行业软件特性，这包括多个方面：

◆ 集成开发平台 ：由于方案的集成更多需要灵活高效的工具，集成开发平台成为了实现“方案”的关键（图1）。面向所有对象和全流程的应用开发，工程师们再也不需要在多个软件间切换，也不需要再为软件间的不匹配而消耗大量的精力。

图1 ：贝加莱的集成开发平台充分展示软件已然成为自动化的事实竞争力

◆ 建模仿真： 它是原创性设计的根源，通过建模与仿真，可以大量节省开发时间，并降低测试验证过程中的物理材料消耗，进而降低研发成本。

◆ 机电融合： 通过软件，如PLCopen 的标准化，Part IV 协同运动控制，人们可以针对定位同步控制、CNC 和机器人进行统一编程，进而使得机器与产线得以无缝的耦合。. 知识自动化：在长期开发中所积累的经验、工艺Know-How 可以通过软件形式封装，并被复用，以及低代码开发模式使得系统更为高效的响应市场的变化。

◆ 软件工程： 不仅是软件的核心工艺，软件的复杂性也使得软件开发对于工程师的软件工程能力提出了新的挑战，在集成开发平台中版本的控制、代码的规范也成为了迫切的需求。对工程师的软件工程能力也较之过去的梯形图为主的PLC 编程更高。

◆ 智慧工厂的集成： 在机器与工厂之间的MES 原本被归为IT技术，然而包括边缘计算、能源管理、预测性维护都已经采用了IT 与OT 融合的方式，以软件的形式进入了制造业现场。

这一切都告诉我们：自动化行业正在成为一个软件行业，它正在改变着整个产业的未来，也为制造业带来更为广阔的空间。

对于机器与工厂而言，软件开发如何高效变得至关重要，而模块化、代码复用技术已成为高效开发机器软件的重要手段。下面不妨通过在机器自动化领域极具代表性的厂商——贝加莱来看看工业软件的发展趋势。

在过去的10 年里，贝加莱一直致力于模块化的软件开发设计，其mapp经过10 年的迭代，已经为各个机器制造领域提供大量丰富的应用APP，基于Automation Studio，这些经过严格标准与规范设计，并经过大量现场实践验证的软件，正在为机器赋予灵活性（图2）。

图2 ：mapp 技术为机器与工厂提供了智能

为了说明mapp 的模块化设计思想如何提升机器的开发效率，我们以一台注塑机为例，进行演绎：图3 是一台注塑机，它由多种APP 构成，这些APP 针对注塑机的类型如油压、带伺服泵、全电动注塑机、二板机、立式等进行不同的组合。

图3 ：独立的注塑机控制软件APP 构成

◆ 基础软件： 如生产的报警、 配方管理、用户管理、设备状态显示等一系列基本APP 构成；

◆ 基本控制： 液压系统的控制、 多温区的控制、螺杆挤出的传动控制都是注塑机的基本工艺控制；

◆ 专业功能： 射胶、熔胶、开 合模、保压、顶针等工艺紧密相关；

◆ 网络互联： 由远程诊断、 维护、网络连接等构成。

注塑机还可以与机器人配合，通过设计机械中心、机器人TCP、传送带的坐标间的协同（基于PLCopen 协同运动控制），注塑机的生产时序与机器人、输送带进行节拍的时间基准匹配，可以在完成生产后由机械手/ 机器人对制成品取出，并送至输送带或后续检测单元。这些都可以通过APP 的新增来实现。

图4 显示了注塑机、机器人与生产配料、称重系统的配合，当生产工艺变化时，配料与称重与机器配合，并实现软件自定义的工艺变化，与机器人、输送系统共同构成一个“智能塑料加工单元”，形成高效的连续生产，整体提高塑料件的制造效率。

图4 ：注塑机、机器人与配料称重系统构成制造单元

对于mapp 而言，不仅可以实现机器的控制，mapp的功能还使得机器赋予了成为智能制造的一个节点的功能，如图5 所示，它包括以下几个方面：

图5 ：为边缘计算与云连接的APP 设计

◆ 边缘计算： 包括OEE、排班、能源管理与状态监测都可以由各种APP 来运行于边缘侧控制器，既可以是嵌入式控制器本身，也可以是贝加莱开发的OrangeBOX。

◆ mappVIEW 为更为易于访问的HMI ，基于mappVIEW设计的机器画面，可以由支持HTML、JavaScript 的任意终端如手机、PAD、PC 来访问，而且其访问如同每个人每天使用的iPhone 一样便捷、直观。

◆ 数据节点： 通过Euromap，注塑机可以与MES 系统或云端应用连接，实现对注塑机数据的汇集、传输，并应用于智能优化等。

这些都是以软件APP 的形式存在于机器的开发中。