CODESYS：基于开放共享理念的数字化工厂解决方案

在近期举办的“2021中国运动控制/直驱技术产业发展高峰论坛”上，CODESYS软件集团中国区市场营销战略中心执行总监王志强从“元宇宙”引入，介绍了数字化工厂的核心技术，以及数字化工厂的建设中CODESYS软件平台的技术优势。

元宇宙与数字化工厂

最近一段时间，“元宇宙”一词火爆全球，在一本介绍“元宇宙”的书里这样写道：元宇宙经济学，实际上摆脱了传统经济学的一些天然限制条件，譬如有限的自然资源、复杂的保障秩序的制度、市场建立的巨大成本等。元宇宙经济在纯粹的数字世界，设定简单的规则，从零开始构建经济体系。从元宇宙经济学的创新型研究、实践中能够得到的一些结论、观点，可供传统经济借鉴,从而对于数字经济的发展有所助益。

“元宇宙”与数字化工厂有什么关系呢？众所周知，数字化工厂建设的内容包括设备数字化、产品数字化、装备数字化和工厂数字化，这实际上也是“元宇宙”实现的一个过程。一般来说，我们在思考企业数字化建设时，通常会考虑：它能为企业带来哪些益处、提高多少利润等。但现在，我们应该换一个角度来思考，在虚拟世界里，如果一个虚拟的装备或者产品、产线，会产生一些虚拟的产品，而虚拟的数字产品又会影响工程师的创新能力，工程师则可以根据所提升的创新能力，反哺现实中的物理工厂，这样就使得物理工厂与数字化工厂相互影响、相互受益。

数字化工厂的核心技术——云端智能控制解决方案

在数字化工厂的建设规划中，有三个重要环节：首先是装备和设备控制器层面的数据提取；其次是数字上云的过程即数据的传输；第三则是数字孪生，数据云端分析，有用数据的复用。

开放式系统和支持互联互通的编程开发平台，是实现数字化工厂的基础，换句话说就是，在边缘端、在雾端、在云端都有相应的解决方案，即：边缘端有工业级运行时系统，雾端有以人为本的符合国际标准的IDE，在云端有面向工业物联网、工业大数据的云端SaaS平台。

数字化工厂的核心技术：云、雾、边的有机协同。

在云端，CODESYS的工业云SaaS平台可为数字化工厂提供云端智能控制解决方案，并且应用领域广泛，包括过程自动化、高端自动化装备、特种车辆、工程机械（CODESYS的软件系统在特种车辆/工程机械领域占80%-90%的市场份额）、工厂自动化等等。

CODESYS SaaS平台的核心功能模块包括数字孪生、应用程序仓库、智能运维系统以及智能数据分析等。CODESYS Runtime通过实时采集控制系统数据，借助跨平台通讯技术，将数据同步到云端，借助信息模型，形成数字孪生；应用程序仓库可存储所有面向不同行业Know-How的应用，包括标准应用，非标应用等，先进的分布式管理系统，方便多工程师协同开发项目；智能运维系统可产生不同需求的报表，可通过云端一键维护在线设备；智能数据分析是一个更高级别的功能，我们可以实时把变量拖拽到界面右边的编辑区，选择出要展示的形式，无需编译，就能实时展现出对数据运行的状态分析。

如何连接设备和云端？一座灵活而开放的“桥梁”必不可少。CODESYS 工业级网关可以和控制器结合在一起，通过工业级网关可轻松与其他CODESYS Runtime交互，通过OPC UA协议可以与云端进行数据交互。现场总线与开放式通信协议构筑出控制器、智能传感器与云端之间的通信“桥梁”。

CODESYS的Automation Server是集成了控制器管理、工程管理、证书管理、数据分析、时间同步等软件功能的云端SaaS平台，并已在智慧物流行业、5G通讯应用等领域得到了成功应用。

数字化工厂的核心技术——开放式集成开发环境

面向数字化工厂建设，应用工程开发环境“以人为本”的特性至关重要，CODESYS 开放式集成开发环境具备以下优点：

基于 IEC 61131- 3 国际编程标准；

模块化的架构；

提供各种主流现场总线的协议栈；

灵活，多样，开放的可视化编程技术；

提供丰富的可实现复杂运动控制的库和功能块；

提供符合 IEC 61508 国际标准的安全控制解决方案，将逻辑控制（PLC）与安全控制（Safety Control）集于一体；

模块化的功能安全扩展；

提供开放式自动化软件开发平台中间件：CODESYS Automation Platform；

具备面向过程控制的冗余控制技术。

数字化工厂的核心技术——高可靠的控制器运行系统

数字化工厂建设的底层基础是控制器，控制器是工业现场的小型数据中心，它们具备整个机器全生命周期的数据，控制器的开放性，可靠性，灵活性至关重要。CODESYS Runtime提供了控制器开发的软件平台，CODESYS Runtime具有硬件架构无关性及良好的可移植性，支持主流CPU架构（如X86、MIPS、PPC、TriCore等架构），以及主流操作系统（如Windows、Linux、VxWorks、QNX等，同时支持无操作系统运行），支持开发国产化的自主可控工业控制器/控制系统，支持多种国产操作系统(SylixOS、ReWorks、OneOs)和国产CPU（飞腾、全志、瑞芯微等）。