工业4.0时代，智能化、数字化、信息化、网络化已成为趋势，高度融合IT技术的工业自动化应用正得到迅速而广泛的应用。对于工业自动化厂商来说，也需要逐渐从封闭、孤立的系统向开放互联的方向发展。

然而，在企业实现工业4.0愿景的过程中，大多数领先的自动化系统供应商向最终用户提供的都是专有系统，设备之间，产线之间的互操作性很差，而且用户还需要面对不同的自动化厂商、不同的协议、不同的平台、不同的系统。

各类封闭的专有自动化平台，不仅不利于多元化自动化系统集成，而且升级和维护成本高昂。

         

软硬件高度捆绑的系统模式亟待改变

2019年，gongkong®曾前往流程行业中的一家世界级企业参加技术交流会，交流中负责人曾无意中说起这样一件事：

当时承接该公司物流仓库起重系统的供应商是一家在业内有着多年经验的企业K。有一天，系统中的一个PLC坏了，需要购买原装产品替换，对此，K公司综合各方面技术因素，报价达到六位数，价格十分高昂。

此时，用户面临两种选择：

第一，自行更换别的品牌，但不同厂商的PLC使用的是不同的编程工具软件，编程环境和语言往往是相互不兼容的，也无法在其它PLC 厂商的产品上运行，无法实现即插即用。

第二，与系统集成商合作，更换原厂产品，接受高昂的替换费用。

专家彭瑜曾在“流程工业自动化的未来”一文中写道：

自1970年PLC和DCS进入自动化领域之后，处于ISA 95的L1和L2的控制层的自动化硬件和软件结构一直没有变动，迄今为止自动化市场的结构也一直围绕着捆绑式的自动化硬件和软件在演进。

每一个自动化的供应商都开发自己的软件环境，并将这种软件环境转交给最终用户，而通常他们并不能深入这一软件环境，只能通过供应商提供的控制器组态软件工具与控制器交互。

上文的案例很大一部分原因也是软件和硬件的高度捆绑，导致用户在产品更换时只能被动地选择。

也正因此，许多用户在向其他PLC/DCS供应商的系统迁移时，不仅需要考虑投资回报率（ROI）的问题，还要考虑各设备之间的互通问题。用户肯定希望最大程度地提高其投资回报率，但这就需要确保其自动化设备具有可扩展性、前瞻性、适应开放标准并且能够与现有设备无缝集成，以避免拆除现有设施。

        

传统标准正在悄然迭代

很多工厂都会面临不同品牌设备集成困难的问题。一般来说，用户需要联合系统集成商，了解和布局每台设备的内部运作。这样既费时又费力。

但是如果大家愿意用一个开放的思维来构建系统，采用标准的方法，通过对功能的封装和复用，那么不仅集成任务会变得容易，还能帮助客户大幅降低开发时间，最大化利用有限资源。

工业4.0的技术特征是以数字化和标准化为基础，以确保高度的互联。由此可见，遵循相同的标准便是工业自动化迈向开放的首要基础。

一直以来工业自动化领域也有着诸多广泛应用的现行标准，用户与之磨合的步伐也一直没有停止，如今，传统标准正在悄然迭代。

               

IEC 61131-3 

1982 年，国际电工委员会IEC发布了IEC 61131-3 标准，这是当前应用广泛的工业自动化和控制编程标准。

得益于其完整的任务结构，可以完成事件驱动型、状态触发型和循环逻辑型任务。

它不但适用于PLC系统，而且还适用于更广泛的工业控制领域，为PLC编程语言的全球规范化做出了重要的贡献。

在过去的20年间，兼容IEC 61131-3标准的PLC等设备已被工业自动化系统广泛采用。然而，基于IEC 61131-3标准的PLC仍存在些许不足：

各大厂商对IEC 61131-3的理解不同，造成虽然各大平台都兼容IEC 61131-3标准，但相互之间无法兼容。

IEC 61131-3的顶层软件模型为单个设备，对多设备间交互以及系统级设计并无涉及，设计分布式系统往往比较麻烦。

基于IEC 61131-3的PLC缺乏动态重构能力，虽然多数现有PLC可以实现在线编程，但在应对结构性更改时仍需重新部署程序。

随着各类先进技术的进一步发展，IT和OT的融合也被提升到了前所未有的高度，未来的自动化系统需要符合可移植性、可配置性、互操作性，因此，IEC 61499标准也随着系统控制功能分散化、智能化要求应用而生。

                      

IEC 61499

IEC 61499标准是定义分布式信息和控制系统的高级系统设计语言。

通过黑盒软件组件、应用程序代码的可移植性、事件驱动、信息分配与控制、即插即用，五种方式优化现代数据驱动型自动化系统的创建和管理。

IEC 61499提供了一种与传统IEC 61131-3 PLC编程相结合的分布式编程方法，通过引入功能块、分离数据与事件流等概念提供了针对分布式控制应用程序的通用建模方法。

IEC 61499标准的出现改变了多年来控制硬件与软件一直紧紧捆绑在一起的状态。回归到文章开头的案例上，传统上，如果不支持IEC61499，用户购买了某一厂家的变频器或者PLC，发生故障后，必须要用原厂的维修或者原厂的一个备件，甚至原厂一个新的产品，才能够做到即插即用。但是在新的IEC61499标准下，任何支持相应的标准硬件就可以即插即用，互操作性大幅提升，也使得用户不再需要拘泥于厂商和品牌。

                 

基于软件的标准化让开放成为可能

IEC61499从推出至今，已经有15年的时间，但可惜的是其在工业自动化领域并未激起太大水花，不仅如此，更缺乏能够真正把对应的标准协议技术平台化的公司。

毋庸置疑，开放必将是未来工业自动化的发展趋势，作为技术、产品与方案的提供者，诸多自动化厂商正被赋予变革先锋的历史重任。

站在历史的节点，施耐德电气正走在开放趋势的前沿，为用户带来包括硬件和软件在内的完整解决方案。

基于IEC 61499标准和开放自动化原理，施耐德电气已经率先在行业内推出了以软件为中心的EcoStruxure开放自动化平台(EcoStruxure™ Automation Expert)。

它开创了软件驱动自动化、支持互操作的工业自动化新时代，使自动化应用程序能够使用以资产为中心、可移植、经验证的软件组件来构建，而无需依赖底层硬件基础设施。

EcoStruxure 开放自动化平台是以IEC61499为核心的全新工业自动化系统，它具备以下优势：

使自动化应用程序能够使用以资产为中心、可移植、经验证的软件组件来构建，而无需依赖底层硬件基础设施；

用户可将应用程序分发到所选的任何支持IEC 61499标准的系统硬件架构（高度分布式、集中式或两者兼具），无需额外的编程工作；

支持已获验证的软件最佳实践，从而简化与IT系统互操作的自动化应用程序的创建过程。

比起传统的自动化系统，EcoStruxure开放自动化平台可将执行传统自动化任务所需的时间缩短2-7倍，将用户开发应用创新程序的速度提升3倍，排除故障的速度提升6倍，能够帮助用户实现100%的工程效率、100%的运行效率，并使用户具备应对100%未来挑战的实力。

                    

构建开放生态，加速应用落地

基于IEC61499标准，以软件为中心的EcoStruxure开放自动化平台能够帮助具备不同自动化基础的企业轻松实现数字化转型。目前，施耐德电气正在推广重点行业的应用。

例如，在物流行业，工程师可利用输送线、移栽、转向等行业功能块，快速实现系统的工程设计、测试和调整，缩短系统投入运行所需的时间。据介绍，EcoStruxure开放自动化平台已经率先应用在位于上海的施耐德电气智慧物流中心的输送线上。

以施耐德电气上海智慧物流中心的输送线为例，以往工程师需要先选择好硬件设备以后，才能进行IO的定义、映射，最后再去开发相应的程序。

如今，借助于 EcoStruxure开放自动化平台，工程师不用再去考虑硬件投入，只需考虑整个产线的工作状态，以及如何实现资产创建、管理、运维即可，能够更加专注于系统设计优化。 

在乳品行业中，EcoStruxure开放自动化平台同样也能提供丰富的、可复用的行业库。涵盖储存、传送带、灌装等多环节的资产被容纳到一个动态资产模型中，可实现各工程相互的连续性和总体设计的便利化。

当下，开放自动化正在改变着产业的未来，蕴藏着巨大的机会，作为开放自动化技术的参与者、先行者、领导者，施耐德电气正在呼吁全球的工业软硬件开发人员都能够根据IEC61499标准来创建软件组件和解决方案，并呼吁整个行业的工业用户、厂商、原始设备制造商、系统集成商和总包商（EPC）来拥抱开放自动化。

当然，想要实现真正的开放自动化仍然有较长的一段路要走，无论是硬件和软件层面的建设，还是方案的真正落地应用，仍需各方努力，共建开放的生态体系，方能打破桎梏，迎来新工业时代的曙光。

                     

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本文参考：

1、流程工业自动化的未来，作者彭瑜

2、可执行建模语言-IEC 61499简介，作者戴文斌