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   2014年6月18日，中科院計算所順德分所所長陳冰冰博士受邀參由中華工控網(wǎng)舉辦的“工控技術(shù)沙龍”，結(jié)合軟PLC平臺，為大家分享了傳統(tǒng)制造過程改造升級的方向、智慧工廠模式、智慧工廠對裝備制造商的需求等等細分話題并進行了精彩的講解。

   以下為演講實錄：

   前面《智慧工廠及設(shè)備制造商遇到的挑戰(zhàn) 》我們講到了智慧工廠對機械裝備的迫切需求和我們的現(xiàn)狀，下面我們講講軟PLC。

　　什么叫PLC？這個問題，相信我回答的還不如在座的各位專業(yè)，因為我之前不知道PLC，只是我從IT行業(yè)來到工控行業(yè)，才知道原來在計算機領(lǐng)域還有一個PLC。那么，PLC簡單的來說，叫做可編程控制器。大家公認的是1969年DEC公司發(fā)明了PLC，大家知道PLC單任務(wù)循環(huán)，梯形圖或者其它幾種語言的一個編程環(huán)境，PLC在全球應(yīng)用非常廣泛。為什么 PLC能風(fēng)靡工業(yè)界，這個問題也困擾了我好久，我是做計算機出身的，工業(yè)界拿個計算機就能做控制，為什么一定是要PLC？事實上是PLC之父，Dick Morley先生說過一句很經(jīng)典的話：PLC實際上是一個概念。因為PLC是給工人現(xiàn)場編程用的，沒學(xué)過計算機的也可以用來編程，這個我認為是PLC非常成功的一點，第二，像梯形圖大家應(yīng)該用的很多，接近電氣圖，學(xué)習(xí)也比較容易，而且與底層硬件基本無關(guān)。所以有人統(tǒng)計過，在歐洲70%-80%的控制器都是用PLC的模式，所以，為什么PLC能風(fēng)靡工業(yè)界？就是剛才唐總說的，用戶的體驗很重要，PLC就是把計算機變成一個能讓用戶很好體驗的一個產(chǎn)品。

　　去年7月11日，我們中科院計算所在濟寧開了一次院士大會，就是計算機把各個行業(yè)計算機化。其中讓我來講PLC，當(dāng)時阿里巴巴，聯(lián)想，華為的人都在場，大家一起來討論這個問題。后來得到的結(jié)論，1969年發(fā)明的PLC在思想和形態(tài)上，領(lǐng)先了我們IT界整整40年，因為工業(yè)界的人，絕大多數(shù)沒有學(xué)過計算機，所以當(dāng)年做PLC的這些專家，就是讓這些沒學(xué)過計算機的人也能編程，這就是PLC的成功之處。今天來看PLC的成功，反而呼應(yīng)了互聯(lián)網(wǎng)時代的概念，要讓一件事成功，就得讓用戶體驗做到極佳。

　　現(xiàn)在看來，我們的機械裝備不僅僅是邏輯控制，包括機器人，數(shù)控加工，紡織機械，造紙機械，還有非常復(fù)雜的運動伺服，邏輯控制簡單的開關(guān)是做不到的。所以，當(dāng)代PLC發(fā)生了一個華麗的轉(zhuǎn)身，為什么是華麗轉(zhuǎn)身呢？因為當(dāng)代的機械裝備對控制系統(tǒng)的需求已經(jīng)發(fā)生了本質(zhì)的變化，第一要求硬件平臺的高度通用化，第二是可靠性，第三是標準化，第四是軟件模塊化，第五平臺具有一定的開放性，第六是要融合多種功能：PLC的功能，運動控制的功能，數(shù)據(jù)通信的功能，都要能融合。PLC是一個與時俱進的產(chǎn)品，PLC當(dāng)年有先進的思想和理念，而且它的工作模式也決定了它的可靠性比一般的計算機要可靠，所以當(dāng)代的軟PLC是融合了當(dāng)代的計算機軟件和信息技術(shù)發(fā)展的最新成果，這是時代的產(chǎn)物，就是把PLC的優(yōu)勢和計算機的最新成果做了一個真正的整合，這就是軟PLC。

　　當(dāng)今的軟PLC的處理器平臺，可以是手機的處理器，也可以電腦處理器，甚至可以是中科院的龍芯。第二，當(dāng)代新型的PLC的I/O基本上都是通過現(xiàn)場總線，工業(yè)以太網(wǎng)來實現(xiàn)的。第三，是集成開發(fā)平臺，集成開發(fā)平臺遵循國際上IEC 61131-3的標準，而且必須用C或C++或高級語言來編程。另外，還有一些基礎(chǔ)的工業(yè)庫，就是說，如果底下的這層是工業(yè)計算機層的話，那么這個工業(yè)庫的話就是面向行業(yè)的應(yīng)用，比如說，PLCOPEN組織，它們發(fā)布了很多關(guān)于運動控制和PLC的一些技術(shù)標準，在這個基礎(chǔ)之上，用戶拿到這個軟PLC平臺之后，會在上面開發(fā)自己的行業(yè)庫，以行業(yè)庫和這些基礎(chǔ)做支撐的話，實際上最后才是面向自己產(chǎn)品的應(yīng)用。其實在PLC平臺里，有一部分在當(dāng)代已經(jīng)實現(xiàn)了標準化。在用戶的行業(yè)庫里，有的是客戶自己開發(fā)的，有的是第三方的，所以實際上當(dāng)今的軟PLC平臺，第一把機械裝備軟件化，第二，對于用戶來講，應(yīng)用軟PLC做它的機械裝備，只需關(guān)心它的應(yīng)用部分，底層的都已完全實現(xiàn)標準化。

　　基礎(chǔ)軟硬件平臺、實時操作系統(tǒng)、包括開發(fā)環(huán)境、基礎(chǔ)軟件庫、I/O通道，這些形成了軟PLC的結(jié)構(gòu)。大家有機會去看一下德國倍福、庫卡等等的控制器，完全是按照這樣的一個體系和架構(gòu)來做的，只是不同廠家選擇的操作系統(tǒng)、處理器有差異，但是整個體系是一致的。當(dāng)然在軟PLC里，還是英特爾的處理器優(yōu)勢更加明顯，因為我們現(xiàn)在做的好多機械裝備都是高端裝備，客戶的需求是能否提供一個的整線的解決方案，所以在這種情況下，對計算能力的要求非常高，而且在很多設(shè)備里，有數(shù)控、有視覺，一般的處理器做不到這么強的性能。X86的處理器做軟PLC，現(xiàn)在在國際是這樣做的了，為什么呢？因為硬件平臺是可以多樣化選擇的，如西門子，研華等買一個工控機，裝個軟件就可以。

　　第三是操作系統(tǒng)，真正用在軟PLC里的實時系統(tǒng)是比較多的，包括實時Linux系統(tǒng)，windows+實時補丁。實時操作系統(tǒng)是軟PLC的一個基礎(chǔ)，實時操作系統(tǒng)的選擇，考慮更多的是實時性、開發(fā)的開放程度、費用問題。目前來講，在國際上比較多的三個操作系統(tǒng)，實時Linux、windows、Vxworks,像史陶比爾公司機器人用的是Windows，實際上在Linux、windows的平臺上，從理論上來講，這兩個操作系統(tǒng)實際上不是實時操作系統(tǒng)，但是，它們兩個操作系統(tǒng)打完補丁以后，可以滿足絕大多數(shù)的應(yīng)用需求，包括數(shù)控機床的需求都可以滿足的，只要精度要求不是特別的極端，都是可以做到的。實時Linux，對于很多做裝備的來說，有優(yōu)越性，不要錢，第二，Linux有個好處就是病毒少，有的客戶抱怨，因為機床是由windows系統(tǒng)插著運動控制卡，開機床的工人，用數(shù)控界面來看電影，客戶要求說陳博士，能不能換掉這個windows系統(tǒng)？選擇Linux軟PLC，就解決了。

　　第四，是工業(yè)以太網(wǎng)，對于現(xiàn)代的軟PLC來講，已經(jīng)不是插運動控制卡的年代了，所有的模塊都是軟件化，不需要卡制式的了。全球各種工業(yè)以太網(wǎng)很多，如Profinet、EtherCAT等。實際上這兩年EtherCAT發(fā)展的非?？?，不是說EtherCAT的技術(shù)一定是最牛的，但是有一點，全球支持它的用戶數(shù)量是最多的，現(xiàn)在有2700個會員，I/O、伺服、驅(qū)動、變頻，你可以在全球選，當(dāng)你用EtherCAT這個標準的時候，你可以把全球的工控配件集成在一起，做成合適你用的工控系統(tǒng)解決方案。

　　實際上軟PLC的體系架構(gòu)，一個最基本的出發(fā)點，就是機械架構(gòu)軟件化。為什么機械可以軟件化，就是因為今天我們的計算機計算性能已經(jīng)很高了。軟PLC軟件開發(fā)高度標準化，軟件高度的模塊化，模塊可重用，配合廣泛的工業(yè)實時以太網(wǎng)的支持。

　　對于軟PLC來講，到底給我們客戶能帶來什么？

　　機械裝備的客戶面臨的很多挑戰(zhàn)，軟PLC帶來的第一大優(yōu)勢就是，加快產(chǎn)品研發(fā)進度，因為平臺是標準化的，模塊是可重用的，也就是說之前寫的軟件，可以用在別的項目上?？蛻粽f，做機械裝備，他們的產(chǎn)品有100多種型號，產(chǎn)品長的模樣都差不多，但是，公司為每種型號都寫了一次軟件，如果用軟PLC的平臺，幫客戶把軟件做成一個標準的模塊，變成一個模塊參數(shù)可配置的模塊。你面對不同的客戶，不同的需求，只要給模塊改幾個參數(shù)就可以了。以前開發(fā)一個軟件要3個月，現(xiàn)在3分鐘就搞定，這就是當(dāng)今的軟PLC平臺高度的標準化以后，它給客戶帶來的就是加快研發(fā)的進度。大家請看數(shù)控車床的數(shù)控系統(tǒng)，當(dāng)你要給客戶提供數(shù)控系統(tǒng)的時候，把模塊集合，這幾個參數(shù)雙擊配置并連線，這個數(shù)控系統(tǒng)就成了。

　　系統(tǒng)集成商研發(fā)了一條生產(chǎn)線，里面既有機器人，也有自身研發(fā)的一些設(shè)備，事實上在軟PLC里面，就是一個控制器，就可以把所有的軟件裝在一個控制器里，所有的設(shè)備都可以映射成PLC里的一個軟件模塊。那么，當(dāng)你做一個生產(chǎn)線只需要一個控制器的時候，比你有十個PLC的時候的可靠性要高很多。

　　很多客戶也關(guān)心，我可不可以利用這個平臺，實現(xiàn)它的差異化，因為做機械裝備行業(yè)互相抄的年代已經(jīng)過去了，互相抄只能是互相壓價，互相壓價的結(jié)果，只能導(dǎo)致大家都不掙錢。其實很簡單，當(dāng)你使用軟PLC作為控制平臺的時候，可以把訣竅寫成軟件打包在模塊里，這樣的話，你做出來的軟件是別人沒有的，別人可以抄你的機械結(jié)構(gòu)，但是抄不走你的軟件。

　　另外，軟PLC可以實現(xiàn)很多智慧工廠的信息系統(tǒng)集成，PLCopen組織和OPC組織現(xiàn)在已經(jīng)形成一個緊密的合作，PLCopen里通信技術(shù)組織是采用了OPC UA的架構(gòu)，OPC UA是一個跨操作系統(tǒng)的一個通信協(xié)議，主要是面向智慧工廠的信息化的集成形成的一個標準。

　　另外，軟PLC的計算能力很強，具有很豐富的網(wǎng)絡(luò)化接口。如果產(chǎn)品賣到全國各地可以通過遠程的售后服務(wù)來解決。

　　整個軟PLC的技術(shù)體系包括了編程語言、運動控制，XML數(shù)據(jù)交換、OPC UA通訊標準。對于很多企業(yè)來講，智慧工廠的基礎(chǔ)信息平臺架構(gòu)，包括PLC平臺，包括了信息化的平臺，包括了設(shè)備之間數(shù)據(jù)接口的技術(shù)標準。當(dāng)你在做機械裝備的時候，你可以參照這個架構(gòu)來對我們的供應(yīng)商提出要求。

　　未來的制造業(yè)要的不是一臺單機，要的是整體解決方案，你的機械裝備如果不具備信息化的接口或不具備信息化的能力，那么在未來的競爭中是要被淘汰的，所以軟PLC就是為高端機械制造商定制的軟件平臺，充分滿足了裝備制造商的四大需求，第一是可靠性，第二，快速響應(yīng)市場，第三有效的控制研發(fā)成本，第四，實現(xiàn)裝備的差異化。不要把PLC當(dāng)作一個簡簡單單的零配件來看，其實是一個公司的戰(zhàn)略平臺，當(dāng)你選擇了一個戰(zhàn)略平臺的時候，你的機械裝備未來發(fā)展是可持續(xù)的，如果僅僅是當(dāng)作一個零配件來看的話，實際上最后害的是自己。例如，客戶的智能涂裝生產(chǎn)線的解決方案，把待加工的零部件隨意的放到傳輸帶上，希望有一個掃描相機把零件的周邊輪廓掃描出來，生成一個精到的軌跡，對它的靜表面進行噴涂，因為生產(chǎn)線沒有工裝，沒有夾具，所以這個必須通過視覺系統(tǒng)來完成。最早用的控制系統(tǒng)采用的方案，它的生產(chǎn)線與邏輯開關(guān)量有關(guān)的控制是用PLC做的，噴涂的環(huán)節(jié)是買了一臺數(shù)控系統(tǒng)來完成的，視覺部分是買了個工控機插了個運動控制卡，這個項目做了7年，到現(xiàn)在為止，還沒有真正完全弄好，像這種大型生產(chǎn)線要跳出傳統(tǒng)思維，考慮軟PLC的方案，后來給對方提供了一個軟PLC方案，就是用一個控制器用EtherCAT把伺服軸、變頻器、I/O連接，然后，所有的機臺都是用軟件模塊的方式，那么，這樣控制器的數(shù)量大大的減少，然后，軟件開發(fā)是一個統(tǒng)一的平臺，最后將機械裝備變成軟件模塊組裝起來。同時，利用軟PLC的信息化能力，還開發(fā)了一個簡單的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，也稱為MES。那么所以這個方案就是把所有的控制器變成軟件裝在一個控制器里，全都變成軟件模塊，叫做All-IN-ONE。而現(xiàn)在它也就是整個體系，變成這個樣子，非常簡單。而且開發(fā)起來也非常的方便，還有一個案例，這是我們一個客戶的案例，就是集成生產(chǎn)線的案例，它原來就是每臺機器配了一組PLC，有好多PLC組成的，那么它組成的電纜連接非常復(fù)雜，每個PLC要單獨編程。這個項目，客戶做了以后，這個軟件上始終存在BUG，為什么呢？因為他給多個PLC編程的時候，PLC之間的協(xié)同是件很麻煩的事，所以后來我們給他改進了一個方案，就是用這個軟PLC這個方案把三個機臺最后映射成三個軟件功能塊，然后就很簡單，用模塊化的方法就實現(xiàn)了。最后整個電纜的連接數(shù)量少了70%。所以最后它這臺設(shè)備還出口了幾個國家，國外的這些客戶就看了這個方案以后就決定用這個EtherCAT、軟PLC方案來做。最后，它就采用現(xiàn)在我們提供的這個。所以，大家記住現(xiàn)在是個信息化的年代。所以剛才唐總說的信息化的年代，我們要有信息化的思維，或是互聯(lián)網(wǎng)的思維，其實軟PLC也是這個時代，就是軟件和這個工控真正結(jié)合的一個產(chǎn)物，而且在這將來還能玩很多的商業(yè)模式，所以我們唐總要幫我們把這個做出來，是不是咱們可以分成，最后，我把PLC介紹完了。

　　小編插句話：

　　PLCOpen組織中國主席彭瑜教授在微信中回復(fù)：“我想說幾句話。軟PLC這個詞出現(xiàn)在上世紀90年代在美國興起了一股用PC機取代PLC的風(fēng)浪。核心就是在PC中運行PLC功能的軟件，也就是軟PLC的由來。當(dāng)時提倡這一技術(shù)方向的公司公開打出PLC死了的口號。如今過去了十幾二十年，PLC活得好好的，還有滋有味，而以PC為基礎(chǔ)的控制，在美國已找不到有代表性的企業(yè)。反而在歐洲出現(xiàn)了倍福、貝加萊這些在全球都有影響的以PC技術(shù)開發(fā)工控系統(tǒng)的優(yōu)秀公司。他們的產(chǎn)品仍然被人叫做PLC，不過充分發(fā)揮了PC強大的運算功能，遠遠超出了經(jīng)典PLC的功能。從形態(tài)上，確實還是PLC的結(jié)構(gòu)和外形，而內(nèi)涵卻適應(yīng)了市場和技術(shù)的發(fā)展趨勢，豐富多了，高強多了。他們沒有把這樣的產(chǎn)品叫軟PLC，還是稱之為PLC。如果一定要歸類，還不如稱之為嵌入式PLC。嵌入式芯片越來越強有力了，隨之而來的嵌入式PLC也會越來越強大。嵌入式系統(tǒng)將替代PC，據(jù)此，軟PLC的叫法也不能算很確切了，叫嵌入式PLC更有生命力。”

　　（完）

  公司相關(guān)介紹

　　因為說實話，我們合耕公司，在工控行業(yè)真的是非常年輕的一個公司。在座的都是前輩，我就大概介紹一下我們公司的情況，我們是中科院計算所全資的子公司，我們來自北京，然后公司成立于2009年，然后現(xiàn)在是41個員工，我們現(xiàn)在就是致立于做智慧工廠的一站式服務(wù)。

   我們所謂的一站式服務(wù)就是，我們有咨詢，有教育，培訓(xùn)，我們有做智能控制，我們其實不做控制器，我們就做軟PLC軟件，控制器讓客戶自己去買，他可以買研華，買研祥，買西門子買誰都可以，我給他裝個軟件，他的PLC就出來了，我們也幫助一些客戶做一些裝備，同時我們還做信息化系統(tǒng)。所謂的一站式服務(wù)就是，對機械裝備制造商來講，我們幫客戶去做軟PLC的選型,人才培養(yǎng)，信息化系統(tǒng)的深度融合，同時我們也為一些終端制造業(yè)的廠商提供一站式服務(wù)，比如說像大自然這樣的廠商，主要是制造環(huán)節(jié)和物流改善，一個裝備制造商的PLC和MES的應(yīng)用，我們重點就這兩個，PLC的機械裝備和MES的信息化系統(tǒng)，最后是怎么融合在一起的。

   我們也有一個相對年輕的專家咨詢團隊，涵蓋了這個生產(chǎn)管理，包括制造，包括軟件、PLC都有，這個就是我們自己研發(fā)的軟PLC，大家可以看Linux操作系統(tǒng)，軟PLC的平臺，EtherCAT通信，然后我們自己還研發(fā)了一個叫BUTTERWINGS的軟PLC平臺。目前來講，我們也是跟全球的很多廠商做配合，而這個就是我們軟PLC平臺。這是我們的AKENSYS平臺，MES系統(tǒng)。這個AKENSYS系統(tǒng)是我們自己研發(fā)的叫智慧工廠實時操作系統(tǒng)，AKENSYS和軟PLC無縫對接，直達設(shè)備的任務(wù)排產(chǎn)，就設(shè)備和生產(chǎn)任務(wù)之間實時調(diào)度，然后生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控，數(shù)據(jù)實時采集、存儲、分析。目前我們做到這個程度，同時開放式架構(gòu)，允許客戶做二次開發(fā)，我們認為對這個智慧工廠來說，我們現(xiàn)在可能要的是所謂的基礎(chǔ)信息架構(gòu)，因為今天的這個制造業(yè)，它已經(jīng)不再是一個單打獨斗的年代，它必須是一個整合信息化和自動化的時代。德國在提工業(yè)4.0，其實我們中國也完全可以走，我們的制造業(yè)應(yīng)該走到這一步，真正的把自動化的控制系統(tǒng)和后臺的信息化系統(tǒng)做一個完整的融合，而這個將是我們提倡的一個信息系統(tǒng)架構(gòu)，包括一些大數(shù)據(jù)的分析。我們現(xiàn)在也已經(jīng)開始為順德的一個機械裝備制造商做了，把它在全國的機械裝備點連網(wǎng)，連到我們這個平臺上，我們已經(jīng)幫他開始做數(shù)據(jù)分析，我不敢說那是大數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)分析這個肯定是我們工業(yè)時代未來的另外一個新興的增長點--數(shù)據(jù)，所以德國的工業(yè)4.0，非常提倡，將來數(shù)據(jù)的應(yīng)用，在上面會產(chǎn)生一些新的商業(yè)模式和增長點。

   同時，大家可以看我們的生產(chǎn)線，這個也可以到我們公司來看。同時我們的教育，我們的教育就看幾件事，一個是思想理念的分享，第二我們注重這種高端跨界的人才的培養(yǎng)。所謂的跨界就是，要懂PLC應(yīng)用，要懂計算機，而且還要懂裝備，懂工藝。你不僅要懂生產(chǎn)管理，還要懂控制裝備，但是在我們中國來講，我們的教育體系來講，懂計算機的人往往不懂裝備，搞生產(chǎn)管理的人往往對計算機不熟，所以這就是我們教育的失敗，但是我們的制造業(yè)又需要這樣的大量的跨界人才，跨界人才怎么培養(yǎng)，我認為這是我們共同的一個話題，我們現(xiàn)在有一個開放式培訓(xùn)，大家有機會可以來聽，我們每一年大概都有五期，這個是我們?nèi)ツ甑恼n程，我們?nèi)ツ甑恼n程總共有650人/次，305家。我們今年的第一期是在德國漢諾威展會上，就是一個軟件論壇。這個規(guī)模將近是150個人，囊括了順德南海，浙江的大批做機械的企業(yè)家。比如說像這位Elco先生，是PLCopen國際組織執(zhí)行主席，講一些軟件，其實也就是把真正的機械裝備的控制后臺的一些行業(yè)專家人請出來。讓大家能深刻的理解軟PLC在這個信息化的時代，我們工控到底應(yīng)該怎么去做，同時我們也是PLCopen在中國的第三家培訓(xùn)中心，我們能頒發(fā)國際證書，大家有興趣也可以關(guān)注，同時我們在廣東做了一個廣東智能裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟，重點就是服務(wù)我們廣東裝備制造業(yè)企業(yè)，這是我們這個聯(lián)盟里的成員，大家可能很多也比較熟悉。

   同時，我們也做了很多解決方案，比如這個我們做的壓鑄車間，整體的智能車間解決方案，這是我們做的智能瓦楞紙車間的整體解決方案，都是跟機械裝備融合在一起的，這是我們做的智能注塑車間的解決方案，其中這個軟PLC部分，它是德國倍福的控制器，我們提供的控制系統(tǒng)。同時這是我們做的玻璃生產(chǎn)線，這是流程工業(yè)的。演講結(jié)束，我在這里感謝這些屏幕上的這些人，他們給我提供了很多素材，謝謝大家。