现代工业自动化的开源解决方案
AutomationDirect，卡明，GA
图 1. 传统 PLC 和经典梯形图（例如使用经典梯形图逻辑编程的 AutomationDirect Productivity 系列）仍然发挥着重要作用，并获得了许多现代功能，尽管它们的开发环境是专用的。 （图片来源：AutomationDirect）传统上，工业自动化的特点是专有技术和特定于供应商的解决方案。然而，最近的趋势正在转向硬件和软件方面更加开放，这反映了最终用户、系统集成商 (SI) 和原始设备制造商 (OEM) 不断变化的需求。
最初，工业自动化依赖于硬连线系统，例如继电器和开关。随着自动化的发展，可编程逻辑控制器 (PLC) 出现，它使用专门的编程方法，通常是梯形逻辑。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，保证了可靠性，但灵活性和互操作性有限。
虽然这种模式多年来一直运行良好，但工业部门变得越来越复杂，对定制、数据处理和分析的需求越来越大。这推动了对更开放、更灵活的编程解决方案的需求。现在，工业应用通常需要先进的数据处理以及与现代 IT 系统的集成，因此传统方法有时是不够的。一些发展导致了更加开放的自动化：
IEC 61131 标准：IEC 61131 标准于 20 世纪 90 年代中期推出，是工业编程语言标准化的重要一步。它包括梯形图（LD）、功能块图（FBD）、结构化文本（ST）和顺序功能图（SFC）。虽然这些语言提供了一个通用框架，但它们并没有完全解决跨供应商代码可移植性问题。
CODESYS IDE：为了满足可移植性和提高易用性的需求，开发了 CODESYS。 CODESYS 基于 IEC 61131-3，提供支持多个平台的与硬件无关的 IDE。该环境允许开发人员编写一次代码并将其部署到各种硬件系统上。它促进了代码重用并减少了用户的学习曲线，尽管它在访问某些特定于硬件的功能方面可能存在限制。
开放微控制器：Arduino 和 Raspberry Pi 等微控制器平台的出现将 C++ 和 CircuitPython 等现代编程语言引入到工业应用中。这些语言为新一代工程师所熟悉，擅长处理复杂的数学运算和数据密集型任务。尽管这些微控制器可能无法完全取代 PLC，但它们提供了与现有系统集成和增强数据连接的附加选项。
虽然向开放语言和平台的转变带来了许多好处，包括降低许可成本和提高灵活性，但具有专有 IDE 的传统 PLC 继续广泛用于可靠性和确定性行为至关重要的实时控制任务。
图 2. AutomationDirect 提供了许多自动化选择，包括传统 PLC、与 CODESYS 兼容的 PLC 以及 ProductivityOpen 系列，该系列利用 Arduino 兼容处理器，因此用户可以使用更现代的语言（例如 C++ 和 CircuitPython）对其自动化应用程序进行编程。 （图片来源：AutomationDirect）工业自动化领域日益多样化。一些应用程序受益于 PLC 的强大功能，而其他应用程序则利用现代开放技术进行更高级别的处理和集成。在许多情况下，会使用混合方法，将用于核心控制功能的传统 PLC 与用于数据处理和分析的开放平台相结合（图 2）。
随着工业自动化技术的不断进步，传统解决方案和开放解决方案之间的平衡可能会不断发展。重点是提供满足不同用户需求的多功能平台，营造一个传统系统和现代系统可以共存并有效互补的环境。
本文由 AutomationDirect（佐治亚州卡明市）产品经理 Tim Ensminger 和技术产品经理 Matthew Lappin 撰写。如需了解更多信息，请访问此处。
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