Решения с открытым исходным кодом для современной промышленной автоматизации

AutomationDirect, Камминг, Джорджия

Рис. 1. Традиционные ПЛК и классические релейные схемы, такие как семейство AutomationDirect Productivity, использующее классическое программирование лестничной логики, по-прежнему играют важную роль и приобрели множество современных возможностей, даже несмотря на то, что их среда разработки является специализированной. (Изображение:AutomationDirect)

Промышленная автоматизация традиционно характеризуется запатентованными технологиями и решениями, ориентированными на конкретных поставщиков. Однако последние тенденции смещаются в сторону большей открытости как в аппаратном, так и в программном обеспечении, что отражает растущие потребности конечных пользователей, системных интеграторов (SI) и производителей оригинального оборудования (OEM).

Первоначально промышленная автоматизация опиралась на проводные системы, такие как реле и переключатели. По мере развития автоматизации появились программируемые логические контроллеры (ПЛК), в которых использовались специализированные методы программирования, обычно релейная логика. Эти ПЛК и их интегрированные среды разработки (IDE) были проприетарными, что привело к привязке к поставщику (рис. 1). Среды управления и программного обеспечения жестко контролировались поставщиками, что обеспечивало надежность, но ограничивало гибкость и совместимость.

Хотя эта модель работала достаточно хорошо в течение многих лет, промышленный сектор становится все более сложным, с большей потребностью в настройке, обработке данных и аналитике. Это вызвало спрос на более открытые и гибкие решения для программирования. Промышленные приложения теперь часто требуют расширенной обработки данных и интеграции с современными ИТ-системами, поэтому традиционные методологии иногда неадекватны. Произошло несколько событий, ведущих к более открытой автоматизации:

Стандарты IEC 61131. Представленный в середине 1990-х годов стандарт IEC 61131 стал значительным шагом на пути стандартизации промышленных языков программирования. Он включает в себя релейную диаграмму (LD), диаграмму функциональных блоков (FBD), структурированный текст (ST) и последовательную функциональную схему (SFC). Хотя эти языки обеспечивают общую структуру, они не полностью решают проблемы переносимости кода между поставщиками.

CODESYS IDE:Чтобы удовлетворить потребность в переносимости и повысить простоту использования, была разработана CODESYS. CODESYS основан на IEC 61131-3 и предлагает независимую от аппаратного обеспечения интегрированную среду разработки, поддерживающую несколько платформ. Эта среда позволяет разработчикам написать код один раз и развернуть его на различных аппаратных системах. Он облегчает повторное использование кода и сокращает время обучения пользователей, хотя может иметь ограничения на доступ к определенным аппаратным функциям.

Открытые микроконтроллеры. Появление платформ микроконтроллеров, таких как Arduino и Raspberry Pi, привело к появлению современных языков программирования, таких как C++ и CircuitPython, для промышленных приложений. Эти языки, более знакомые новым поколениям инженеров, превосходно справляются со сложными математическими операциями и задачами с интенсивным использованием данных. Хотя эти микроконтроллеры не могут полностью заменить ПЛК, они предлагают дополнительные возможности для интеграции с существующими системами и улучшения возможности передачи данных.

Хотя переход к открытым языкам и платформам предлагает множество преимуществ, включая снижение затрат на лицензирование и повышение гибкости, традиционные ПЛК с проприетарными IDE продолжают широко использоваться для задач управления в реальном времени, где надежность и детерминированное поведение имеют первостепенное значение.

Рисунок 2. AutomationDirect предлагает множество вариантов автоматизации, включая традиционные ПЛК, ПЛК, совместимые с CODESYS, и семейство ProductivityOpen, в котором используются процессоры, совместимые с Arduino, поэтому пользователи могут программировать свои приложения автоматизации с использованием более современных языков, таких как C++ и CircuitPython. (Изображение:AutomationDirect)

Сфера промышленной автоматизации становится все более разнообразной. Некоторые приложения извлекают выгоду из надежных возможностей ПЛК, тогда как другие используют современные открытые технологии для обработки и интеграции более высокого уровня. Во многих случаях используется гибридный подход, сочетающий традиционные ПЛК для основных функций управления с открытыми платформами для обработки и анализа данных (рис. 2).

Поскольку технологии промышленной автоматизации продолжают развиваться, баланс между традиционными и открытыми решениями, вероятно, будет меняться. Акцент будет сделан на предоставлении универсальных платформ, отвечающих различным потребностям пользователей, а также на создании среды, в которой устаревшие и современные системы смогут сосуществовать и эффективно дополнять друг друга.

Эта статья была написана Тимом Энсмингером, менеджером по продукту, и Мэтью Лаппином, техническим менеджером по продуктам, оба в AutomationDirect (Камминг, Джорджия). Для получения дополнительной информации посетите здесь  .