實際上遠在OT-IT融合的概念形成以前，工業界很早就在探索如何把工業控製諸多的關鍵技術（如控製程序的模塊化和標準化
、不同控製器之間的通信、HMI的畫麵標準化等）與運用IT的生產管理關鍵技術（如MES等）結合得更緊密。其中最為典型的案例非OMAC組織開發的PackML莫屬（見圖1）。

圖1  PackML所展示的OT-IT融合的基本概念

OMAC（Organization for Machine Automation & Control）是美國國際自動化學會ISA下的一個分支機構。美國國家標準和技術研究院（NIST）、美國製造技術協會（AMT）也是OMAC的會員單位。在長達七、八年的開發過程中
，OMAC的工作特點鮮明，

歸納下來主要是三點：

1）市場驅動力：包裝業務發展和包裝要求盡可能完美結合；

2）方法論：充分利用現有的工業基礎技術標準
；

3）目標：開發一種適合包裝行業的係列標準
，並在此基礎上開發出工具性軟件件平台，其適應性和靈活性足以使整個行業中的裝備製造商
、最終用戶、係統集成公司和技術提供商都能受益。

為了適應市場對包裝業務發展的需求（客製化規模生產
，多品種小批量
，……），需(xu)要(yao)開(kai)發(fa)一(yi)攬(lan)子(zi)的(de)綜(zong)合(he)技(ji)術(shu)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)
，盡(jin)可(ke)能(neng)的(de)實(shi)現(xian)用(yong)較(jiao)少(shao)的(de)包(bao)裝(zhuang)生(sheng)產(chan)線(xian)滿(man)足(zu)多(duo)品(pin)種(zhong)的(de)包(bao)裝(zhuang)，同(tong)時(shi)還(hai)具(ju)備(bei)執(zhi)行(xing)精(jing)益(yi)生(sheng)產(chan)管(guan)理(li)的(de)能(neng)力(li)。這(zhe)是(shi)PackML開發的背景需求
，其主要支持者是可口可樂、寶潔、雀巢等對包裝有極大需求的公司。這是一種非常典型的以價值鏈和價值流為導向的總體規劃和頂層設計。

PackML係列規範是綜合運用現有相關工業標準和規範

，解決包裝行業中所有的利益相關方（從最終用戶
、係統集成商、機械製造商到技術提供商和技術服務商）共享機械控製、各機械間以及設備層與上位管理和監控層的通信、包裝生產過程的運營管理諸方麵的軟件規範。在此基礎上開發的針對包裝行業的工具性軟件平台
，業已獲得許多實用的驗證，並在美、德、日本等國獲得廣泛應用。近些年來在國內也受到一定重視和關注。

OMAC在包裝行業OT-IT融rong合he獲huo得de的de成cheng效xiao清qing晰xi地di告gao訴su我wo們men，遵zun循xun這zhe樣yang的de技ji術shu路lu線xian使shi自zi動dong化hua技ji術shu和he信xin息xi技ji術shu真zhen正zheng為wei實shi體ti經jing濟ji發fa展zhan做zuo出chu有you效xiao的de貢gong獻xian。迄qi今jin為wei止zhi
，我wo們men還hai很hen少shao看kan到dao惠hui及ji麵mian如ru此ci之zhi廣guang的de全quan行xing業ye整zheng體ti解jie決jue方fang案an。更geng值zhi得de注zhu意yi的de是shi，它ta的de影ying響xiang已yi經jing擴kuo展zhan到dao許xu多duo行xing業ye
，特te別bie是shi運yun用yong機ji械xie設she備bei形xing成cheng流liu水shui生sheng產chan線xian的de行xing業ye。最zui近jin德de國guo有you識shi之zhi士shi評ping價jia指zhi出chu：PackML作為機械設備集成的策略解決方案，為工業機械係統提供了建模標準
，並為任何一類的機械裝置提供有效的控製、監控和管理的架構（參見圖2）。

將它與OPC UA結合起來形成的機械裝置集成的解決方案

，定將為發揮OT-IT融合的巨大潛力奠定技術基礎。顯然，PackML的成功明確地向自動化的從業人員、智能製造和智慧工廠的開拓者和踐行者，以及為工業4.0的輝煌願景邁出堅實步伐的先行者，展現了開發行業綜合解決方案的典型意義和實踐魅力。PackML的實踐為實現高效、低成本地把不同製造廠生產的機械設備集成為控製


、監控、生產管理一致性極佳的產線
，探索出一條可行的道路。

圖2  PackML和OPC UA為機械自動化創建聯接性框架

PackML係列規範充分利用了現有的工業標準：

工控編程語言標準  IEC 61131-3

運動控製規範  PLCopen運動控製規範

機械功能安全規範  PLCopen機械功能安全規範

功能安全標準IEC 61508

管控一體化標準

批量控製標準 IEC 61512（ISA S88）

企業信息控製係統架構 IEC 62264（ISA S95）

通信標準  IEC 62541（OPC UA）

在此基礎上PackML開發工作組已經完成的工作是：製定主要用於包裝工業控製的國際標準以解決編程
、聯網和最佳實踐三大技術關鍵。

在PLCopen的運動控製規範和ISA S88批量控製規範的基礎上


，又嵌入了PLCopen開發的機械功能安全規範和OPC UA工業以太網集成的軟件接口規範，開發了適用於包裝過程的編程語言PackML
、軟件平台PackSoft和連接包裝機械控製係統的接口平台PackConnect。

PackML 的狀態模型（見圖3）以標準化的方式表現了製造單元/機械設備的狀態模型。它用17個狀態描述了包裝生產的全部過程和生產模式，用於對製造單元/機械設備的狀態進行可視化和控製。狀態圖的語法是用命令（外部命令和網絡命令）激活狀態去執行某種動作
，用狀態完成（state completed,SC）執行狀態轉移、進入等待或執行狀態。

PackML狀態圖的設計為協調一致的狀態轉移
、協調一致的信息交換、統一的操作員界麵(HMI)打下基礎。值得注意的是PackML隻(zhi)定(ding)義(yi)狀(zhuang)態(tai)圖(tu)的(de)狀(zhuang)態(tai)
，但(dan)並(bing)不(bu)定(ding)義(yi)每(mei)個(ge)狀(zhuang)態(tai)的(de)功(gong)能(neng)性(xing)，這(zhe)就(jiu)為(wei)不(bu)同(tong)製(zhi)造(zao)廠(chang)在(zai)具(ju)體(ti)實(shi)現(xian)方(fang)麵(mian)體(ti)現(xian)技(ji)術(shu)差(cha)異(yi)性(xing)給(gei)足(zu)了(le)空(kong)間(jian)，同(tong)時(shi)又(you)保(bao)證(zheng)了(le)整(zheng)體(ti)設(she)計(ji)和(he)操(cao)作(zuo)運(yun)營(ying)的(de)一(yi)致(zhi)性(xing)。

此外，Simulink已為PackML的狀態圖仿真提供了軟件工具，還可通過它提供的自動代碼生成工具Simulink PLC Coder（IEC 61131-3）
，或Simulink Coder(C/C++)將經過仿真驗證的流程轉換為ST語言代碼或C語言代碼。

圖3  PackML的狀態圖

PackML將控製係統的運動控製功能塊劃分為3個層次（見圖4）：

• PLCopen運動控製規範定義的功能塊
• 用戶定義的常用功能塊
• 用戶定義的專用功能塊

應用程序可按控製要求調用這三類運動控製的功能塊。

PackML定義的包裝行業專用的功能塊包括：卷取/開卷軸（表麵線速度恒定模式）、卷取/開卷軸（扭矩恒定CT模式）、張力鬆緊調節控製、配準（registration）修正
、分度（indexing）、批計數器、數字PLS(電子凸輪開關)
、集合覆蓋（Set Override）、精密送料軸（Jog Axis）、短暫同步（flying Syc）、以動態齒輪係數齧合
、具有方向暫停的運動停止命令（Motion Command Stop with oriented halt）等。

圖4  PackML的應用程序調用運動控製功能塊

PackTags是為包裝機械之間（M2M通信）以及包裝機械與上位的信息係統（如HMI
、MES和ERP等）之間進行數據交換通信而專門定義的通信標簽
，它為包裝係統的無縫通信提供了一種統一而便捷的途徑（見圖5）。

由於它將PLCopen規範的特性和OPC UA的結構完美組合
，使其數據類型符合規範同時結構清晰，用戶隻要采用標準的以太網，通過OPC UA便可完成信息數據的通信和交換。在經ISA 88委員會新批準的ISA88機械設備和製造單元的技術報告中，PackTags為用於基本狀態模型的過程元素的數據單元提供了一組統一的命名規則，還為此規定了數據類型、賦值及賦值範圍、數據結構等。PackTags有三種類型：命令Tags（前綴為“Command”），狀態Tags （前綴為“Status”），管理Tags （前綴為“Admin”）。

圖5  用作通信數據交換的標簽PackTags

PackML 還可以用來實時統計綜合設備運行效率OEE

，為用戶提供了可計量的運營效益。

綜上所述

，我們可以得出以下結論：

1
、PackML所體現的OT-IT融(rong)合(he)，不(bu)是(shi)為(wei)某(mou)個(ge)具(ju)體(ti)個(ge)案(an)給(gei)出(chu)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，它(ta)是(shi)一(yi)種(zhong)為(wei)細(xi)分(fen)行(xing)業(ye)給(gei)出(chu)的(de)完(wan)整(zheng)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。之(zhi)所(suo)以(yi)稱(cheng)得(de)上(shang)完(wan)整(zheng)
，是(shi)因(yin)為(wei)從(cong)機(ji)械(xie)設(she)備(bei)和(he)製(zhi)造(zao)單(dan)元(yuan)的(de)運(yun)行(xing)模(mo)式(shi)和(he)狀(zhuang)態(tai)圖(tu)建(jian)模(mo)到(dao)PLC的應用程序設計和不同PLC之(zhi)間(jian)的(de)通(tong)信(xin)和(he)數(shu)據(ju)交(jiao)換(huan)，再(zai)到(dao)與(yu)生(sheng)產(chan)監(jian)控(kong)和(he)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)的(de)數(shu)據(ju)通(tong)信(xin)實(shi)現(xian)了(le)語(yu)義(yi)層(ceng)麵(mian)的(de)可(ke)互(hu)操(cao)作(zuo)性(xing)
，都(dou)建(jian)立(li)了(le)相(xiang)應(ying)的(de)經(jing)過(guo)多(duo)年(nian)實(shi)際(ji)運(yun)行(xing)驗(yan)證(zheng)的(de)規(gui)範(fan)。這(zhe)一(yi)種(zhong)為(wei)細(xi)分(fen)行(xing)業(ye)開(kai)創(chuang)的(de)由(you)上(shang)層(ceng)管(guan)理(li)到(dao)中(zhong)間(jian)的(de)通(tong)信(xin)

，再(zai)到(dao)底(di)層(ceng)的(de)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)的(de)貫(guan)通(tong)所(suo)體(ti)現(xian)出(chu)的(de)OT-IT融合方式可以說是史無前例。

2、從PackML的整體架構和設計看
，其OT-IT的融合已經很好地融入和體現了包裝行業的工程技術ET。

3
、PackML盡管是為包裝行業的機械設備集成設計的架構，涵蓋了機械設備的橫向集成和運行管理的縱向集成所需要的各種功能性，但是其概念
、策(ce)略(lve)和(he)架(jia)構(gou)完(wan)全(quan)可(ke)以(yi)適(shi)用(yong)於(yu)幾(ji)乎(hu)所(suo)有(you)的(de)機(ji)械(xie)設(she)備(bei)集(ji)成(cheng)係(xi)統(tong)，特(te)別(bie)是(shi)所(suo)有(you)運(yun)用(yong)順(shun)序(xu)控(kong)製(zhi)工(gong)藝(yi)的(de)產(chan)線(xian)。隻(zhi)要(yao)另(ling)行(xing)定(ding)義(yi)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)的(de)專(zhuan)用(yong)功(gong)能(neng)塊(kuai)和(he)具(ju)體(ti)的(de)診(zhen)斷(duan)係(xi)統(tong)，完(wan)全(quan)可(ke)以(yi)應(ying)用(yong)到(dao)壓(ya)鑄(zhu)、壓力加工（鍛壓等）、注塑等機械控製中。

4
、當dang一yi條tiao產chan線xian為wei提ti高gao產chan能neng和he平ping衡heng生sheng產chan節jie拍pai，需xu要yao增zeng添tian一yi台tai或huo幾ji台tai設she備bei的de時shi候hou
，其qi最zui大da的de成cheng本ben不bu是shi機ji械xie設she備bei本ben身shen的de價jia值zhi
，而er是shi軟ruan件jian和he通tong信xin集ji成cheng、與其它設備的集成、與運營管理係統的集成和與雲係統的集成所需要的成本。PackML多年來的實踐證明，它的架構、理念和方法可以在很大程度上降低軟件和通信集成的成本，加快集成的速度。

PackML已在美、歐、日獲得廣泛支持
，Rockwell、安川
、三菱電機
、OMRON、貝加萊、倍福等均已在自己產品中應用。國內也在科技自動化聯盟的組織下成立工作組開展了PackML的實踐推廣活動。可以預見
，PackML將在OT和IT融合的道路上不斷深入，以低成本和自下而上的特色在市場上取得更多成功。

我們認為

，PackML主zhu導dao的de自zi上shang而er下xia的de柔rou性xing控kong製zhi機ji製zhi正zheng是shi我wo國guo目mu前qian急ji需xu解jie決jue的de短duan板ban。尤you其qi是shi我wo國guo許xu多duo企qi業ye將jiang智zhi能neng製zhi造zao理li解jie為wei自zi動dong化hua的de簡jian單dan提ti升sheng，並bing且qie已yi經jing進jin行xing了le大da量liang建jian設she的de現xian實shi情qing況kuang下xia

，後hou續xu的de改gai進jin和he提ti高gao完wan全quan可ke以yi借jie鑒jianPackML的思路和理念。另外，我們還應該我國在製定麵向行業的標準規範，以及組合應用現有的各種標準規範的能力和意識，與美國、德國等還有很大的差距
，我們必須迎頭趕上。

作者簡介

彭瑜
，教授級高工，上海工業自動化儀表研究院技術顧問

，PLCopen中國組織名譽主席，工信部智能製造標準化體係建設工作組專家，國家智能製造標準化協調推進組專家谘詢組專家。