關乎產品戰略，不得不慎

　　機器與裝備，作為一個複雜的機電一體化對象。有些行業如印刷、紡織經曆上百年的發展，而新興的電子半導體也有數十年的曆史
，他們正在不斷的走向自動化、智能化，這使得機器的控製係統在其中的重要性不斷提升。並且，今天
，領先的機器製造商所采取的更多是將工藝Know-Howyiruanjianxingshifengzhuang，qichayihuajingzhengliyeduolaiziyuruanjiandenengli。zhegeshihou
，zuoweikongzhixitongjiubiranchengweilezhuangbeizhizaoqiyedechanpinzhanlvedeshishiguanjian
，zhezhanlveguanhuchangqidefazhan。

　　因此，需要謹慎的評估合作夥伴—係統
，它不同於組件的選擇
，可以通過數據表對比即可，而係統它本身的特點就是具有係統性、全局性、整(zheng)合(he)性(xing)。因(yin)此(ci)
，控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)合(he)作(zuo)夥(huo)伴(ban)會(hui)成(cheng)為(wei)一(yi)種(zhong)戰(zhan)略(lve)性(xing)資(zi)源(yuan)引(yin)入(ru)，幫(bang)助(zhu)企(qi)業(ye)推(tui)進(jin)產(chan)品(pin)戰(zhan)略(lve)的(de)升(sheng)級(ji)
，因(yin)此(ci)，選(xuan)擇(ze)的(de)是(shi)一(yi)個(ge)夥(huo)伴(ban)
，而(er)不(bu)僅(jin)僅(jin)是(shi)個(ge)供(gong)應(ying)商(shang)。

　　應避免數據表的對比

　　用一些性能參數來對比
，似乎是客觀的，但是，其實，這是純粹的硬件思維，而不是全局的思維，“局部數據強完全不代表全局最優”。對於機器製造商而言，控製係統選擇，應該避免對於傳統遺留的問題


，這包括幾個常見的問題：

　　(1).用過去的產品結構來思考今天的問題：就像PLC一直被分為大型/中型/小型的局限

，實際上，這種分類方法僅存在於對I/O處理能力的考慮，而對於機器控製來說，I/O處理響應並不高，真正要求高的是運動控製、機器人、CNC類的任務，這個與30年前比較PLC的I/O容量時代已經發生了很大的變化（2）.避免用單步指令執行來考量性能，因為這是早期PLC硬件執行任務的指標，而基於分時多任務操作係統
，並不采用這一指標
，因為有了RTOS的任務調度

、時間片劃分機製
，是以任務周期作為指標的；（3）.係統的速度取決於最短那塊板
，有些廠商過分誇大通信任務的響應能力—但是卻掩蓋了其網絡架構帶來的同步在數個周期才能完成-逼不得已的快這個事實。還有一個問題在於

，係統的性能往往受到最短那塊板影響
，也即，最優的係統是控製、通信、運動控製任務周期保持一致。

　　這種基於產品DataSheet的比較分析，對於決定機器與裝備這類產品戰略性決策來說，絕非好的策略。

　　硬件已經不是障礙-軟件競爭力

　　隨著IC技術
、存儲、通(tong)信(xin)等(deng)技(ji)術(shu)的(de)進(jin)步(bu)，控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)已(yi)然(ran)不(bu)存(cun)在(zai)硬(ying)件(jian)瓶(ping)頸(jing)這(zhe)樣(yang)的(de)問(wen)題(ti)。另(ling)外(wai)
，由(you)於(yu)自(zi)動(dong)化(hua)廠(chang)商(shang)都(dou)提(ti)供(gong)寬(kuan)範(fan)圍(wei)的(de)產(chan)品(pin)線(xian)供(gong)選(xuan)擇(ze)
，在(zai)這(zhe)個(ge)意(yi)義(yi)上(shang)，硬(ying)件(jian)隻(zhi)是(shi)根(gen)據(ju)需(xu)要(yao)選(xuan)擇(ze)的(de)問(wen)題(ti)。

表1-多種應用場景匹配的控製器組合

　　就像貝加萊的控製係統
，其實在X20係列就包含了像中小型機器所需的緊湊型PLC
，以及特別適合於機器製造業的Power Panel係列的HMI和PLC融合產品—這個在機器製造業非常受歡迎
，在於它結構簡單，穩定可靠（省略掉了PLC與HMI的通信-采用連接器的高可靠連接）。以及PC和Panel PC，包括麵向工程機械的X90係列控製器，以及麵向工廠的ARPOL DCS和SCDA係統。

　　這些控製器的自身的RAM都是在MB-GB級，而可擴展的CF卡可以達到百GB/TB級

，而通信也包括了POWERLINK、TSN實時以太網和標準千兆以太網通信能力。

　　任務等級從100μS到10mS不等，因此，它不存在一種PLC不能勝任，而是配置出你需要的最合適的硬件係統。

　　係統選擇的幾個重要維度

　　根據與機器製造商多年的合作，我們可以從幾個方麵考慮係統評價體係
，全麵的看待合作應該有些考量：

圖1-控製係統夥伴的幾個考量因素

　　穩定與可靠的係統

　　這對於製造業而言，是一種基準線
，穩定與可靠主要在於它是否經過大量的“驗證”—即，在這個領域或相關領域已經有多少機器被發往現場
，這個現場包括全球的製造商用戶。

　　因為除了硬件的可靠穩定外
，軟件的穩定與可靠同樣重要，這有賴於對標準化的模塊使用，例如采用PLCopen、IEC61131-3的編程，以及經過大量軟件工程測試驗證的可靠軟件。

　　工業領域的軟件
，依賴於高水平的軟件規劃與架構
，以及工程師的工程能力，而這方麵的夥伴專業性必須予以考慮。

　　開放性，為機器創新提供支撐

　　對於機器製造商而言，係統的開放性主要對於機器的幾個方麵有影響：

　　（1）.自己開發的工藝Know-Howdefengzhuang，bijiaofengbidexitongwangwanghuiquefarangjiqizhizaoshangzizhubianxiekeyongmokuaidenengli
，baokuoduigaojiyuyandezhichi，zhexiedouhuidaozhijiqizhizaoshangzizhuchuangxindeshixianwufabeiyouxiaozhixing。rutu2
，貝加萊的軟件包括了mapp-提高開發速度的通用軟件，以及機器製造商Know-How封裝的C/ST/C++自定義庫，通過建模仿真來開發的自主工藝建模軟件。

圖2-開放的軟件體係

　　（2）.與第三方工程軟件的連接

　　因為這牽扯到機械係統設計時的一些模型，以及這些模型與控製係統的協同仿真問題
，比較常見的如MATLAB/Simulink、MapleSim
、IndustrialPhysics這些。通過FMU/FMI也可以與更多Modelica組織的軟件進行協作。

圖3-開放的軟件連接

　　（3）.開放性也同樣是總線的支持能力：圖X顯示了貝加萊一個控製器除了標配的通信，還可以通過插槽、與I/O同尺寸槽位的通信模塊（CNA,IO-Link,RS485）來擴展。

圖4-開放的總線支持能力

　　可擴展性-機器的靈活性

　　可擴展性在幾個方麵：

　　（1）硬件可擴展性,包括模塊化—這個在自動化行業已經普遍實現，熱插拔的支持、總線支持能力；

　　（2）軟件可擴展性：這主要體現在軟件與硬件的獨立性，例如在貝加萊PLC上的程序
，它可以運行在Power Panel係列
，也可以運行在APC和Panel PC上
，這就是軟件在硬件平台上的可擴展性，另一個方麵的可擴展性也指版本的兼容性問題。

　　長周期的交付與服務支撐能力
，考慮到機器往往需要運行10年甚至更久的時間
，因此，程序的兼容性，即便更換到新的係統上

，也需要保持它的可移植性也是必須予以考慮的。

圖5-長期可用性

　　如圖5所示，從90年代的2000係列到今天的X20係列（也經曆了Pentium/Atom/Core i係列多個階段的CPU等級）
，貝加萊的Automation Studio一直能夠為其提供技術的服務支撐
，確保版本的兼容，以及程序的可移植性。

　　（3）.機器的數字化能力-可持續性發展架構

　　機(ji)器(qi)的(de)可(ke)持(chi)續(xu)發(fa)展(zhan)，包(bao)括(kuo)機(ji)器(qi)的(de)長(chang)期(qi)可(ke)用(yong)性(xing)，在(zai)較(jiao)長(chang)的(de)時(shi)間(jian)

，你(ni)不(bu)能(neng)讓(rang)係(xi)統(tong)落(luo)後(hou)，這(zhe)樣(yang)最(zui)大(da)的(de)避(bi)免(mian)過(guo)幾(ji)年(nian)後(hou)
，你(ni)的(de)係(xi)統(tong)被(bei)淘(tao)汰(tai)了(le)，而(er)新(xin)的(de)係(xi)統(tong)無(wu)法(fa)與(yu)原(yuan)有(you)係(xi)統(tong)兼(jian)容(rong)。像(xiang)圖(tu)6-貝加萊采用的通用計算架構的控製器，基於Hypervisor的PC，運行通用操作係統（Windows/Linux）和實時操作係統於不同的CPU核。

　　它可以實現雲端的模型訓練，本地的計算推理這樣的AI應用架構，也可以直接控製驅動與電機、I/O實時控製任務。確保在自動化基礎應用與擴展的智能化應用中得到兼容。

圖6-麵向未來的架構

　　開放架構的好處就在於此，它采用了通用的芯片
、網絡通信架構、計算、雲平台的連接能力，這確保在較長的時間裏，機器都能保持可持續性的發展能力。

　　集成性-最優係統設計與工程效率

　　機器是一個機械-電氣-軟件一體化的係統
，因此
，它必須是一個整體來考慮


，這裏包含了幾個方麵的問題：

　　（1）.集成架構利於內部最優：通(tong)過(guo)不(bu)同(tong)的(de)分(fen)立(li)組(zu)件(jian)拚(pin)裝(zhuang)的(de)係(xi)統(tong)，最(zui)大(da)的(de)問(wen)題(ti)就(jiu)在(zai)於(yu)它(ta)無(wu)法(fa)發(fa)揮(hui)每(mei)個(ge)組(zu)件(jian)的(de)最(zui)大(da)性(xing)能(neng)

，另(ling)外(wai)，在(zai)接(jie)口(kou)處(chu)往(wang)往(wang)存(cun)在(zai)不(bu)穩(wen)定(ding)性(xing)，而(er)且(qie)在(zai)軟(ruan)件(jian)實(shi)現(xian)方(fang)麵(mian)，也(ye)通(tong)常(chang)會(hui)需(xu)要(yao)多(duo)個(ge)軟(ruan)件(jian)的(de)配(pei)合(he)，這(zhe)需(xu)要(yao)工(gong)程(cheng)師(shi)掌(zhang)握(wo)多(duo)個(ge)軟(ruan)件(jian)，並(bing)在(zai)其(qi)間(jian)進(jin)行(xing)切(qie)換(huan)。

圖7-集成開發平台提升工程效率

　　（2）集成開發平台-提升工程效率

　　像Automation Studio，作為一個平台
，它可以為機器的持續創新提供長期支撐，這個已經在商業運行25年的平台架構依舊保持著強的擴展能力
，包括與最新的智能型開發。

　　集成，在於對象和流程兩個維度

，如圖7所示。對於複雜變化的機器產品類管理，包括軟件版本控製
、複用的軟件組件（Component-Based Development）
、由廠商提供的mapp組件
，這些都是提升機器開發效率、並確保長期投資安全的集成性。

　　隨著軟件的複雜性提高，在軟件方麵的工程師資源、測試驗證工時都是巨大的，因此，提升工程效率需要較好的工具平台
，正所謂“工欲善其事必先利其器”。

　　（3）.巧用架構，四兩撥千斤

　　控製係統的架構設計也很關鍵，其實，集成架構，就使得係統更為簡潔，進而降低不必要的連接和額外的軟件測試成本。

圖8-ACOPOS伺服驅動直接的編碼器輸入

　　在傳統的伺服電子凸輪裁切中，需要裁切軸跟隨外接的測量材料速度的編碼器，PLC+運動控製模塊的架構往往將編碼器接入到I/O測。如圖8所示，貝加萊的ACOPOS係列則直接接入到伺服驅動器的插槽中，這樣直接的計算就會獲得更快的響應能力
，確保裁切的精度。

　　還(hai)有(you)一(yi)些(xie)情(qing)況(kuang)，就(jiu)像(xiang)機(ji)器(qi)的(de)網(wang)絡(luo)采(cai)用(yong)集(ji)中(zhong)式(shi)網(wang)絡(luo)架(jia)構(gou)
，需(xu)要(yao)經(jing)由(you)主(zhu)站(zhan)為(wei)從(cong)站(zhan)之(zhi)間(jian)進(jin)行(xing)同(tong)步(bu)關(guan)係(xi)的(de)協(xie)同(tong)，那(na)麼(me)就(jiu)會(hui)導(dao)致(zhi)這(zhe)個(ge)網(wang)絡(luo)需(xu)要(yao)經(jing)過(guo)多(duo)個(ge)分(fen)發(fa)周(zhou)期(qi)才(cai)能(neng)完(wan)整(zheng)這(zhe)個(ge)同(tong)步(bu)任(ren)務(wu)
，而(er)分(fen)布(bu)式(shi)網(wang)絡(luo)則(ze)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)交(jiao)叉(cha)通(tong)信(xin)來(lai)實(shi)現(xian)從(cong)站(zhan)間(jian)的(de)同(tong)步(bu)，在(zai)表(biao)麵(mian)上(shang)看(kan)

，集(ji)中(zhong)式(shi)網(wang)絡(luo)的(de)每(mei)個(ge)傳(chuan)輸(shu)都(dou)是(shi)非(fei)常(chang)快(kuai)的(de)，但(dan)其(qi)整(zheng)體(ti)最(zui)終(zhong)獲(huo)得(de)的(de)性(xing)能(neng)卻(que)並(bing)不(bu)一(yi)定(ding)快(kuai)，人(ren)們(men)很(hen)容(rong)易(yi)被(bei)這(zhe)種(zhong)數(shu)字(zi)上(shang)的(de)快(kuai)所(suo)誤(wu)導(dao)。

　　其實
，這樣架構的差異帶來很多的不同，在此不一一列舉。

　　行業專家-懂你的係統

　　conghezuodeshijiaolaikan，yigehezuohuobanyinggaishiyigefeichangdongdejiqikaifade，tamenkuaisubawojiqideguanjianwenti，fengfudejingyan，jiushiyizhongziyuan
，jiangtamendezhishi、經驗
、遠見卓識，作為一個顧問分享給機器製造商。

圖9豐富的行業應用經驗

　　像貝加萊，在各個裝備製造業
，有非常深厚的專家，以及培訓體係支持的工程訓練、行業Know-How的軟件積累
、專用的硬件，對於機器製造商來說，都是可被有效利用的資源。

　　總擁有成本的評價

　　對於任何一個機器製造商，其終端大廠往往有非常嚴格的指標對機器進行綜合的評估。如圖10，TCO是一個較為全麵的評價方式，它會牽扯到整個設備的運行中的問題
，包括如圖所示的幾個方麵：TCO
、預測性維護

、OEE
、產品換型帶來的交付能力、ROI。而不是設備的采購價格的高與低—因(yin)為(wei)對(dui)於(yu)工(gong)廠(chang)，設(she)備(bei)是(shi)重(zhong)要(yao)的(de)資(zi)產(chan)投(tou)資(zi)，而(er)投(tou)資(zi)的(de)評(ping)價(jia)是(shi)按(an)照(zhao)回(hui)報(bao)來(lai)評(ping)價(jia)
，以(yi)及(ji)它(ta)在(zai)現(xian)場(chang)的(de)表(biao)現(xian)，對(dui)於(yu)用(yong)戶(hu)來(lai)說(shuo)

，其(qi)實(shi)，穩(wen)定(ding)而(er)高(gao)品(pin)質(zhi)的(de)生(sheng)產(chan)，任(ren)何(he)時(shi)候(hou)都(dou)是(shi)核(he)心(xin)的(de)考(kao)量(liang)

，因(yin)為(wei)任(ren)何(he)的(de)調(tiao)校(xiao)、等待
、不正常宕機都是成本。

圖10-終端用戶對設備的評估要點

　　終端生產企業，尤其是領先的製造商，有非常強的計算力，來綜合評估機器與係統的能力
，這點上
，必須在機器的設計中以這種“用戶需求”為導向
，在每個細節上，精心打磨
，確保機器在設計、開發
、運營階段
，都能夠去考慮“成本”的節省，成本節省可以被設計出來


，預先規劃。

表2-全局的係統成本觀

　　表2列舉了貝加萊的硬件和軟件在各個階段能夠提供的成本節省的方案
，在每個細節上，都預先為機器製造商進行了考慮。

　　總結：選擇係統與夥伴，在今天這個時代
，更需要關注“軟件實力”。並有效打造您的機器軟實力，贏得長期、差異化的競爭力。