浅析CODESYS开放式控制系统助力实现自主智能

近日，在中国运动控制/直驱技术产业发展高峰论坛上，CODESYS软件集团大中华区副总经理兼技术总监王伟发表《开放式控制系统助力实现自主智能》的主题演讲。

会上，王伟回顾了工业控制从机械化、电气化到电子化、软件化的四个发展阶段，在工控软件化阶段，工业控制器(PLC)将更加智能化，它不仅包括数据采集、人机界面、软件应用、过程控制、数据库、数据通信等功能，还将与人工智能，大数据，数字孪生，预测性维护，机器学习等技术深度交叉融合。未来，工业控制所覆盖的技术会随着软件技术的发展愈加丰富，这意味着工业控制将从单纯的自动化控制技术发展为与管理融为一体的智能化控制技术。

01 基于CODESYS自动化编程开发平台的开放式控制系统

王伟介绍到，CODESYS自动化编程控制系统是一款基于.NET架构和IEC 61131-3国际标准的、面向工业4.0及工业物联网应用的软件开发平台，可以实现逻辑控制(PLC)、运动控制(CODESYS SoftMotion CNC+Robotics)、人机界面(HMI)、基于Web Service 的网页可视化编程和远程监控、冗余控制(Redundancy)、安全控制(Safety)以及项目开发与工程协同管理等多个目标和需求，并且这些功能仅在一套开发套件中即可实现。

CODESYS开放式、可重构、组件化、标准化、安全性的平台架构，具有良好的可移植性、高兼容性，并在包括复杂机器人控制等的运动控制方面具有显著优势。

在标准化方面，CODESYS软件开发平台向开发人员提供符合IEC61131-3国际标准的开发环境，支持IL、LD、FBD、CFC、SFC、ST等六种编程语言，可实现UML等面向对象的高级编程语言扩展。此外，在安全性方面，该软件开发平台符合IEC61508 (SIL2及SIL3安全标准)及EN ISO 13849(机械安全标准)，全球已有600多家控制系统生产商和上万家设备制造商使用CODESYS编程环境与控制器开发平台。

在开放式、可重构、组件化平台架构上，CODESYS自动化平台中间件CODESYS Automation Platform基于.NET架构，由各种编译器、调试器、电子凸轮表、CNC G代码编辑器、总线配置器等组件化功能构件(Component)组成，提供完全开放的组件接口和库(Library)的编程模板，方便OEM用户轻松实现基于具体行业或特种工艺需求的深度二次开发，支持用户集成自有开发工具和工艺模块(库)，用户可根据自身实际需求进行自由选择与裁剪，开发拥有自主知识产权的开发环境与控制器产品。

在通信功能方面，CODESYS完全支持CANopen、PROFINET、PROFIBUS、EtherCAT、Modbus、EtherNet/IP等主流现场总线，并且具有OPC、OPC UA功能，支持ODBC接口数据库。

在强大的可移植性方面，CODESYS Runtime支持X86、ARM Cortex A8/A9、ARM Cortex M3/M4、PowerPC、Tricore CPU 架构以及龙芯、飞腾、全志、瑞芯微、芯弛等国产CPU;支持Windows、Linux、VxWorks、QNX、Free RTOS、uCOS、eCOS及中移物联网OneOS、龙芯Loongnix、翼辉sylixOS、锐华ReWorks等国产操作系统。客户可根据产品定位及市场需求自由选择硬件平台，打造不同层次的产品体系。

CODESYS将运动控制与逻辑控制合二为一，集成在IEC 61131-3标准的CODESYS Development System和CODESYS Runtime运行软件中，形成了CODESYS SoftMotion(CNC + Robotics)工具包软件。CODESYS 支持丰富的运动学模型，如支持4轴码垛机械手模型、 5轴联动模型、6轴机械手模型、并联两轴机械手模型、龙门2轴加工模型(X，Y轴)、龙门3轴加工模型(X,Y,Z轴)等，并支持工程师以轴组的方式进行编程。   02 CODESYS 虚拟化控制技术

伴随着数字经济的蓬勃发展，IT与OT的融合创新促进产业的高质量发展，以PLC(可编程逻辑控制器)为代表的自动化技术，向着更加开放、更具兼容性、更具互操作性的方向发展。

近年来，由于国际形势的不稳定，制造业供应链遇到了硬件供货周期长，供货困难等一系列问题，这对本身就面对控制器(PLC)产品品牌众多，互不兼容，“各自为政”，升级维护困难等诸多繁杂问题的制造业企业来说，无疑是雪上加霜。

如何有效地突破这些人为限制和瓶颈?独立于硬件架构的CODESYS Virtual Control SL虚拟控制技术解决方案由此诞生，真正实现了“硬件平台提供资源，软件系统定义功能”的理念。

CODESYS Virtual Control 解决方案集成Containers，Hypervisor，Kubernetes，OPC UA， Web协议等IT技术，可根据客户的确定性和实时性需求，既可以在传统控制器中部署运行，也可以在边缘服务器、私有云或公有云服务器中部署运行。

CODESYS的虚拟控制解决方案将向用户提供一个独立于硬件的软PLC(SoftPLC)。从小型、专用的基于ARM CPU的控制器到强大的IT服务器群，该软PLC都支持部署运行。同时，用户可根据需求在数量和性能上对该软PLC进行扩展。

CODESYS虚拟控制技术在技术层面具有广泛的适用性。控制进程的交互可以依托 CODESYS Automation Server(工业云平台)或其他软件工具(Kubernetes)完成。通过VLAN技术实现对现场总线的实时访问，进而成功实现“一机多控”等目标。

CODESYS 虚拟控制技术将大幅降低终端客户的控制器(PLC)硬件的采购、安装、布线和维护的高额成本，进一步简化控制器(PLC)应用程序的开发，设备操作人员可自行维护管理硬件平台，摆脱对特定硬件厂商的依赖。

审核编辑：刘清