面向现代工业自动化的开源解决方案

AutomationDirect，佐治亚州Cumming

图1. 传统PLC和经典梯形图——如AutomationDirect Productivity系列使用经典梯形图逻辑编程——仍扮演重要角色并获得许多现代能力，尽管其开发环境是专用的。（图片来源：AutomationDirect）

工业自动化的开放化趋势

工业自动化传统上以专有技术和厂商特定解决方案为特征。但近期趋势转向硬软件更大开放性，反映最终用户、系统集成商（SI）和原始设备制造商（OEM）不断演变的需求。

初期工业自动化依赖硬连线系统，如继电器和开关。随自动化演进，可编程逻辑控制器（PLC）出现，使用专用编程方法，通常为梯形图。这些PLC及其集成开发环境（IDE）是专有的，导致供应商锁定（图1）。控制和软件环境由供应商严格控制，虽保证可靠性，但限制灵活性和互操作性。

此模式运行多年尚可，但工业领域日益复杂，对定制化、数据处理和分析需求增大，驱动对更开放灵活编程解决方案的需求。工业应用常需高级数据处理和与现代IT系统集成，传统方法有时不足。有几项发展推动更开放自动化：

1990年代中期引入的IEC 61131标准是工业编程语言标准化的重要一步。包含梯形图（LD）、功能块图（FBD）、结构化文本（ST）和顺序功能图（SFC）。虽提供通用框架，但未完全解决跨厂商代码可移植性问题。

为解决可移植性需求和提升易用性，开发了CODESYS。CODESYS基于IEC 61131-3，提供硬件无关IDE支持多平台。此环境允许开发者一次编写代码、部署到各种硬件系统。促进代码复用、降低用户学习曲线，但可能在访问特定硬件功能方面有限制。

Arduino和Raspberry Pi等微控制器平台出现，将C++和CircuitPython等现代编程语言引入工业应用。这些语言为新一代工程师所熟悉，擅长处理复杂数学运算和数据密集型任务。虽微控制器不能完全替代PLC，但提供与现有系统集成和增强数据连接的额外选项。

图2. AutomationDirect提供多种自动化选择，包括传统PLC、兼容CODESYS的PLC，和ProductivityOpen系列，利用Arduino兼容处理器让用户用C++和CircuitPython等现代语言编程自动化应用。（图片来源：AutomationDirect）

工业自动化格局日益多元。一些应用受益于PLC强大能力，另一些利用现代开放技术进行高层处理和集成。许多情况下采用混合方法，结合传统PLC核心控制功能与开放平台数据处理分析（图2）。

随工业自动化技术持续进步，传统与开放解决方案平衡将继续演变。重点将在于提供满足多样用户需求的多功能平台，营造遗留与现代系统有效共存互补的环境。

本文由AutomationDirect（佐治亚州Cumming）产品经理Tim Ensminger和技术产品经理Matthew Lappin撰写。更多信息请访问此处。

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