作者 | 石林才

“

縱觀工業自動化行業的發展歷程，每一次的技術進步都離不開業界巨擘的推動。因此，這些執牛耳者的一舉一動，總會引起整個行業的關注。

”

在多數自動化廠商將數字化轉型、智慧製造作為自己戰略使命的今天，行業巨擘之一的施耐德電氣卻從自動化技術演進的角度出發，提出了全開放自動化的理念，並推出了以軟體為中心的全新工業自動化系統——施耐德電氣EcoStruxure™開放自動化平臺（EcoStruxure™ Automation Expert）。施耐德電氣的這一舉動，頓時吸引了業界關注的目光。

開放自動化的理念其實由來已久，從工業通訊協議的開放，到基於工業PC的硬體開放，以PLCopen為核心的控制軟體程式設計的開放，都從不同角度實現了不同程度的開放。

但是，相比日新月異的IT領域，自動化領域的開放明顯要“落後”很多。至今，自動化的產品還不能做到IT產品那樣的即插即用，還沒有任何一款控制器能做到和其他控制器的互相通用，各控制器的程式設計程式碼也不能複用。這些“不夠開放”的自動化雖然與自動化技術發展的歷史原因有關，但更主要的是與各大廠商精心構築的技術“護城河”有關，全開放的自動化之路仍然是任重道遠。

因而，這一次施耐德電氣開放自動化平臺的重磅釋出，可謂是開啟了自動化巨擘革命的第一步。

那這一次

工業自動化會因為施耐德電氣的推動而變得更加開放嗎？

全開放的自動化真能實現了嗎？

這個EcoStruxure™開放自動化平臺究竟是什麼樣的一個平臺呢？

能解決什麼樣的開放問題？

平臺的現狀和未來是什麼樣的？

帶著這些問題，

CONTROL ENGINEERING China採訪了EcoStruxure™開放自動化平臺的國內負責人、平臺開發的參與者，施耐德電氣工業自動化事業部市場部經理王強軍，對這個平臺進行了深度揭秘。

作為自動化領域頭部廠商，施耐德電氣早已擁有齊全的自動化產品線和完善成熟的數字化解決方案，無論是PLC、運動控制、變頻器，還是DCS、SCADA、MES都享譽業界，那這次為何會突然推出開放自動化平臺呢？

其實施耐德電氣對開放自動化可謂是“預謀”已久。其主導的起始於1979年的Modbus開放通訊協議，是世界首個工業通訊協議，現已成為工業通訊領域的業界標準。1996年又推出了基於TCP/IP乙太網的Modbus TCP。在1997年，施耐德電氣推出了“透明就緒”解決方案，旨在透過開放的網路、控制器、軟體打造“透明工廠”。

而最重要的是在2017年，施耐德電氣收購了一家專注於開放自動化開發工具的廠商nxtControl，這家在奧地利註冊的公司是分散式系統控制技術領域的全球領導者，已經為開放自動化國際標準IEC 61499的應用開發和產業化做了十幾年。

王強軍對此也坦言，施耐德電氣這次推出的EcoStruxure™開放自動化平臺的原型確實來自於nxtControl的平臺。在2017年收購之後，施耐德電氣就成立了一個由機器自動化、工廠自動化和過程自動化的產品管理和研發人員組成的“孵化器”組織，在nxtControl原型軟體平臺上加上了一些新的IT技術和施耐德電氣原有的技術，推出了現在的開放自動化平臺。

在外界看來，工業自動化領域一直是不太開放的，或者說是封閉的、專有的。開放意味著會帶來不穩定、不安全，而自動化領域最重要的是穩定可靠，封閉對於工業自動化系統的穩定可靠來說是有天生優勢的。那為何現在需要開放呢？開放性真的很重要嗎？

王強軍對此進行了解釋。他表示，隨著智慧製造時代的到來，IT技術不斷融入到OT技術之中，裝置與裝置、裝置與產線、產線與產線、產線與工廠之間的互聯互通互操作就顯得比以前任何時期更為重要，只有實現了互聯互通互操作才可能實現真正的智慧製造。

而以往在自動化領域，機器控制會有一套平臺，生產控制會有一套平臺，生產管理會有一套平臺，這些平臺採用不同的工具、不同的資料庫、不同的資料來源，即使是出自大牌廠商的產品，之間完全互聯互通也並不是容易的事，更不用說這些平臺可能來自不同的廠商。這對於終端使用者或者工程公司整合商來講，需要做很多重複性的工作，實現起來成本很高，甚至有可能功敗垂成。

而另外一方面，現在工業領域要使用雲計算、視覺識別、大資料分析和人工智慧等先進IT技術，需要透過OT技術把資料收集起來，透過IT的協議轉換傳輸上去，再經過資料的清洗和計算後返回，效率是很比較低的。而且IT的人往往很難理解OT的一些邏輯，所以工業領域要實現真正的智慧困難重重，即使能做到也需要付出大量的時間和精力。

再加上工業自動化技術自身已經積累多年，可靠性和穩定性已經越來越高，而IT技術也已經比較成熟，很多技術都已經過驗證，應用到工業控制這個層面的時機已經到了。所以說，開放對於工業自動化的未來是十分重要和必要的。

現在在自動化領域，幾乎每個大廠都有自己的平臺。另外，還有工業網際網路平臺、物聯網平臺、雲平臺、資料採集平臺等各類平臺。那施耐德電氣的這個開放自動化平臺究竟是幹什麼的呢？為何可以稱為一個平臺呢？

王強軍表示，EcoStruxure™開放自動化平臺不能簡單理解為一個軟體，它是一個一整套軟硬體的系統。

首先，它是一個一體化的開發工具，就是我們說的整合開發環境（IDE），用於工業自動化應用程式開發的工具，可以對自動化專案和工程來進行開發、組態、建模以及設計。可以自動生成HMI介面，這個HMI介面可以直接部署到工控機或者電腦上。

然後，它還有一個數據庫，可以對事件、記錄、趨勢等資料進行歸檔和儲存。同時還有一些庫檔案，包括各個行業的行業庫。

另外，它還有一系列的自動化硬體，比如面向大型產線控制系統的M580分散式控制器，面向機器自動化的莫迪康M251分散式控制器，支援分散式控制的ATV系列變頻器等。同時，還有一個統一的標準執行環境（Soft dPAC），可以執行在基於Linux/Windows 的IPC 或者基於Linux的嵌入式裝置上。

有了這些完整的開發環境、硬體和執行環境，就可以開發一套完整的自動化系統了，也就成為了一個自動化開發平臺。

開放自動化，意味著自動化產品的互聯互通互操作、即插即用、軟體程式碼的複用和可移植。實現這樣的開放，一直也是自動化業界追求的目標。那施耐德電氣的這個開放自動化平臺能否實現這一願景呢？這個平臺為何就能稱之為開放自動化平臺呢？

針對這個問題，王強軍從開放自動化的內涵和發展給出了答案。他指出，在自動化領域的開放，並不等同於IT領域的原始碼開放，而是指一個自動化系統能夠和其他系統、其他廠商的硬體很方便的整合和融合，就是所謂的橫向整合。另外，還需要能夠非常方便的將一些新的技術，比如大資料分析、物聯網、人工智慧等融入到整個工業控制系統之中，這就是所謂的縱向整合。

開放自動化並不是施耐德電氣提出來的概念，早在1993年，國際電工委（IEC）就制定了用於統一PLC，DCS，IPC，CNC和SCADA程式設計系統的國際標準IEC 61131-3，這也開啟了自動化走向開放的第一步。目前多數自動化控制器已經支援IEC 61131-3這一程式設計規範。

但是，IEC 61131-3是面向單個裝置的程式設計標準，為哪個控制器開發的程式就只能部署到該控制器上，很難複製和移植使用，當系統需要擴充套件和升級的時候，需要去不斷重複的程式設計，還要定義各個系統之間的介面。

後來，為了滿足日益複雜的工業系統的要求以及可複用、可移植和可操作等的需求，IEC從2000年開始開發面向分散式控制系統的標準IEC 61499，並在2005年完成釋出。IEC 61499是面向系統級的可執行建模語言規範，它提出獨立於底層系統裝置的應用模型，將面向部件的控制軟體封裝成為功能塊形式的軟體元件，透過連線功能塊，以直覺圖形的方式對控制演算法建模。透過功能塊的標準化封裝實現了軟體的可複用性，從而使軟體與硬體解耦。所以說IEC 61499是當前開放自動化的統一標準。

而這次施耐德電氣推出的開放自動化平臺就是原生支援IEC 61499標準的開發平臺，從開發理念到各類功能塊都是嚴格符合IEC 61499的標準。也就是說，只要是按照IEC 61499標準來開發的軟體或者功能塊、行業庫都可以在這個平臺裡面使用。只要是支援IEC 61499執行環境的硬體，都可以用這個平臺來程式設計、組態。所以說，這是一款可以稱之為真正開放的自動化平臺。

儘管開放自動化的願景十分美好，開放自動化的標準IEC 61499也早已出爐，而現在開放自動化的平臺工具也得到了施耐德電氣的重磅釋出。但要判斷一個理念或者一個平臺是否真正的有用，還得看它能否給使用者帶來價值。

那施耐德電氣的這個開放自動化平臺能夠給使用者帶來哪些價值呢？

王強軍表示，EcoStruxure™開放自動化平臺的核心是IEC 61499，所以IEC 61499的一些優勢就是它的價值體現。一方面IEC 61499透過功能塊封裝實現了軟硬體解耦從而實現了不同硬體、不同系統之間的互聯互通互操作、軟體可移植和複用，帶來了極大的靈活性。比如可以將一個AGV小車或者一個機械手的控制封裝成一個功能塊，在每次用到AGV小車或者機械手的時候，直接在軟體中拉出這個功能塊就可以了，無需再次程式設計。

另一方面IEC 61499採用了面向物件的方式進行功能塊封裝，棄用原來IEC61131-3中基於時間掃描的程式執行過程，改為了基於事件驅動功能塊的執行過程，更符合現代軟體工程，可以讓IT工程師更容易理解OT技術，降低IT技術在自動化領域的應用難度。而且，這種元件化的面向物件封裝方式和OPC UA資訊模型是一致的，所以IEC 61499和OPC UA是可以緊密結合的。

比如，把一個泵封裝成一個功能塊之後，它的各種邏輯和引數都在功能塊裡面，然後向外通訊，不管和SCADA系統通訊，還是和MES系統通訊，和3D模擬模擬系統通訊，如果採用OPC UA的話，只要稍做一下，就可以變成OPC UA資訊模型，這也就大幅降低了資料整合或者工程整合的難度，無論是IT工程師還是OT工程師，只需要理解功能塊外部的介面怎麼用，功能塊內部的演算法完全不需要去了解。

在國內，施耐德電氣是在2020年11月第三屆進博會期間正式釋出了這款EcoStruxure™開放自動化平臺，那目前在國內的最新進展是什麼樣的呢？

據王強軍介紹，該平臺已經正式對外銷售。目前平臺針對食品飲料和物流兩大行業已經有了豐富的功能塊。而且，EcoStruxure™開放自動化平臺採用敏捷開發的方式，每年都會進行兩個版本以上的更新發布，逐步豐富其功能和行業庫。針對食品飲料和物流自動化兩個高速發展的行業，提供了細分的行業庫，為總包商、裝置製造商、系統整合商和終端使用者帶來工程和運營效率的最佳化。如在乳品行業中，涵蓋儲存、傳送帶、灌裝等多環節的資產被容納到一個動態資產模型中，可實現各工程相互的連續性和總體設計的便利化；在物流行業，工程師可利用輸送線、移載、轉向等行業功能塊，快速實現系統的工程設計、測試和調整，縮短系統投入執行所需的時間。

王強軍還特別表示，施耐德電氣特別希望合作伙伴或者IT、OT工程師參與到開放自動化平臺各類功能塊的開發之中，透過應用商店的形式搭建一個開放自動化的生態。