无论是特种机器、建筑自动化设备、移动机械还是整个物流系统或者生产车间,设备的可编程控制器是自动化控制系统中的核心组件,其中运行的应用程序又是控制器系统的重中之重,应用程序的高效率下载和更新工作会对整个自动化系统乃至数字化车间的效率提升、性能优化、功能升级、能效控制起到至关重要的作用。目前,CODESYS 已在不同行业的工厂开始实施基于工业云的控制器管理方案,并帮助客户企业显著提升程序的更新速度,优化数字化工厂解决方案。
Gebhardt 集团是一家德国机械制造企业,在开发和制造内部物流系统解决方案方面拥有丰富的经验。整个生产工厂面积超过16500平米,基于 CODESYS Automation Server,Gebhardt 开发和优化了其内部物流方案,并为用户提供个性化的物流仓储系统方案,Gebhardt 的方案可以实现从输送辊到智能存储和智能检索设备的完整数字化工厂管控。其中,StoreBiter 300 OLS(Gebhardt研发的一种智能仓储系统),是满足复杂需求的高性能仓储系统,由基于 CODESYS 开发 的 C300 型 Lenze PLC 控制。这个系统可以输送各种尺寸的容器、托盘和纸箱,使其成为一个非常柔性的系统。这样一个智能物流系统可以直接完成将货物分配到人的工作,特别是与 Gebhardt的SimplePick拣货站相连接。该仓储系统可以由一个或多个通道组成,同时由多辆穿梭小车完成货物运输任务。根据仓库的高度整个系统可分成多层传输通道。根据输送要求,每层都配备一辆或者多辆穿梭小车。在每条通道的末端都有自动升降装置,可根据程序自动控制小车在不同层级通道的运输工作,并完成货物装箱等一系列作业环节。最重要的是整个系统的设计是灵活的、模块化的,这就意味着整个方案可以根据最终用户的需求做个性化调整,满足定制化、柔性化需求。
复杂控制器的应用程序更新
在这样一个复杂的智能物流系统中,会有大量互联互通的设备控制器,且这些控制器需要时长进行应用程序的备份和更新。传统方式下,每个控制器的应用程序更新都需要工厂内的应用工程师点对点的进行单台设备的程序下载和上传,耗费人力和时间。但是 CODESYS Automation Server 提供的基于云平台的控制器管控方案,就能高效便捷的解决这个问题。
在使用 Automation Server 之前,Gebhardt 集团负责 PLC 开发和标准化的部门开发了一套部署在本地虚拟机的软件调试工具,此工具用来下载和更新穿梭小车的应用程序。但是该工具软件有很大的局限性,首先必须为每个客户单独配置一台用于维护的虚拟机和调试软件;其次只能在工厂中调试控制器,随着用户量和用户穿梭小车的增加,应用程序的更新成为一项耗时巨大的工程。并且在程序更新期间,系统处于关闭状态,不能进行物流订单的处理工作,每次更新应用程序都会浪费客户大量的生产时间。
那么,这种问题应该如何解决呢?
基于云的控制器管理
对于任何一家数字化工厂来说,一个最基本的原则是:应该尽可能减少设备的维护时间。为此 Gebhardt 集团采用了 CODESYS Automation Server 解决方案,利用数字孪生技术将现场的控制器重新在云端建立一套数字化控制器模型,并且能将编写好的应用程序源代码和编译后的机器码加载到云端的数字化控制器中,同时也可以把这些应用程序下载到已经建立连接的物理控制器中。Gebhardt 集团将 CODESYS Automation Server 连接到公司位于 Sinsheim 仓库的本地服务器中,然后将所需的应用程序加载到 Automation Server,并集成该仓库的所有控制器到 Automation Server,通过 Automation Server将应用程序快速下载到所有控制器中。经过对比测试,传统方式更新所有仓储控制器程序需要大约2小时的时间,而使用 Automation Server 更新所有的应用程序只用了20分钟——速度提升了6倍。
关注版本控制
通过 CODESYS Automation Server,不仅让工厂的自动化开发人员和维护人员能够快速完成所有控制器中应用程序的备份、更新工作,而且可以让维护人员更加准确地对程序进行版本管理,开发人员可以快速了解在哪个控制器上运行哪个应用程序版本,根据需要,开发人员可以直接从 Automation Server 快速查找源代码以进行编程开发工作。软件开发人员通过CODESYS Automation Server 自带的版本管理功能来代替 Windows 文件夹存储代码。Genhardt 团队持续观察及记录仓库服务器和 Automation Server 之间的交互,详细分析及测试了系统的稳定性、持续运行时间和数据安全性。
2020 年 2 月,Gebhardt 正式将 CODESYS Automation Server 实施在其客户项目中,将集成 CODESYS Automation Server 的物流仓储管控系统快速部署在客户现场。近期,基于云的 Automation Server 被引入 Brownfield(棕地)工程,Lang 和他的同事们现在正通过 Automation Server 云平台,高效便捷地管控 Intersport Deutschland(宜动德国)仓库中的上百个控制器和其中运行的应用程序。
物联网作为一个提出20多年的概念,在技术上已经获得了各项突破性进展,包括感知技术促进智能设备获取数据,通信技术负责传输数据,大数据技术使企业开始向往海量数据存储与处理的能力。工业物联网使原有的价值链瓦解,要求企业重新思考他们的业务模式。
在 IT 与 OT 融合的趋势下,CODESYS 作为开放式控制系统平台软件,结合数字孪生、大数据、工业云、人工智能技术,形成了涵盖设备控制、边缘计算及云边协同的整套 IOT 解决方案。其满足工业现场数据基于物联网协议的数据采集,基于人工智能算法的数据优化、数据分析,基于云平台的数据存储、深度学习等功能。
在制造业中,重要数据来源于设备端,CODESYS 软件为数字化工厂的搭建提供了设备层关键技术,使得控制变得更加智能化,做到“动态感知、实时分析”。同时,数据驱动决策优化,CODESYS IOT 方案通过设备层数据感知实现生产管理环节优化,实现了基于设备端、边缘端、云端的分布式协同控制架构。
PLC管理
PLCManagement 功能常用于机器设备管理和工厂的现场操作管理(如生产)。在 CODESYS Automation Server 中不同的视图提供了所有控件状态的浏览。应用程序可以通过大规模操作展开和参数化。CODESYS Automation Server 提供了重要的工具,如高效和安全的 Ticket system,用于从云端对工厂所有接入 CODESYS 云的控制器选择性地同时调试和维护。
工程类
CODESYS Automation Server 的工程特性特别针对开发人员和应用程序工程师。因此,项目可以通过 CODESYS 开发系统的附加组件与CODESYS Automation Server 同步,从而支持项目上的协作工作。
CODESYS Automation Server 基础功能:
轻松浏览控制环境
包括有关拓扑、状态、网络地址、当前项目、启动应用程序和应用程序参数的信息。
控制特定功能
例如:应用软件的自动备份/恢复、证书管理、固件更新、用户管理、应用程序更改的发布。
持续集成流程
使用编译服务器(Build Server)创建启动应用程序,配合静态代码分析器以避免潜在的应用程序错误,数据化Runtime分析结果,支持多种功能性测试。
中央工具数据存储
包含设备、库等的存储库,以及 CODESYS 开发系统的安装。
基于在线服务器平台上实施个性化特定服务
使用面向实践的 CODESYS Automation Server 框架。
轻松记录和分析过程数据和事件
使用 CODESYS Automation Server 的优势:
1. 数据分析功能可以实现数据透明化,从设备端优化生产管理,利用数据改进产品和流程。
2. 操作更可靠,减少工厂控制器上的日常维护工作中较多的人力和财力成本,以较低成本确保最佳性能。
3. 可以实现对 PLC 进行远程集中管理,可以通过将本地项目与云端项目同步,按照各自的需求查看与控制系统相关的细节信息,可以实现设备智能更换和预测性维护。
4. 利用数字孪生技术创建 PLC 在云端的“分身”,可在控制器的整个生命周期(应用程序开发、调试、操作、维护)中管理控制任务。
5. 智能派单系统,将设备维护和保养信息自动分发给现场负责维护的工程师,以及可实现就地保存维护操作和设备故障信息,以减少设备维护时间及简化设备管理工作。
6. 借助自动备份及便携式扫码还原功能,可以在最短的时间内对控制系统进行更换和调试。不但减少了系统备份和还原的工作量,而且降低了故障风险并在最大范围内减少生产时间损失。
7. 批量下载程序,可以从 Automation Server 上把应用程序集中部署到所有相关的控制器中 ,简化下载步骤和减少下载时间。
8. 提高安全性,CODESYS 采用软件加密(SSL/TLS、X.509等安全协议)、硬件加密(CodeMeter)、集成的安全功能并提供的一系列集成在IEC 61131-3 开发系统中的安全加密措施和程序,实时监测工业网络的安全状态,并依据潜在威胁指导用户采取安全措施,用于保证工业控制网络中用户控制系统的安全性,同时为客户的应用程序源代码、访问权限、设备间的数据交换进行保护和管理。