随着工业设备数字化、智能化的快速发展和不断深化，对自动化核心部件产品和软件，包括PLC、HMI以及SCADA等提出了全新的技术要求，现有相对老旧的开发工具与全新的技术要求之间的矛盾日渐凸显。如何突破技术瓶颈，加快推进设备智能化，CONTROL ENGINEERING China 采访了知名自动化核心部件厂商上海繁易信息科技有限公司总经理马学童先生。
上海繁易信息科技有限公司总经理 马学童
传统自动化核心部件面临的全新挑战及应对
由于自动化的发展先于计算机技术和互联网，很多传统自动化的核心部件的开发工具其实存在“先天不足”，如今已经难以适应时代发展的需求。比如，PLC控制器作为最主要的生成数据的核心部件，其设计其实是前PC时代的产物，虽然在本世纪初藉由IEC61131-3规范进行了改造，但仍然没有充分考虑到后来的数字化和智能化要求。
类似的问题不仅仅限于PLC，也不仅仅体现在数字化方向上。新的挑战还包括：面对越来越复杂的行业应用，缺少模块化和面向对象的设计，开发者需要做大量重复工作，开发效率比较低；用户交互界面从设计到体验上都已经落后，难以适应新一代对美观，简洁高效的设计要求；开发语言老旧，基于高级语言的全新算法难以移植；没有考虑与上层软件的交互，缺少IT软件工具的支持等。因此，业界亟需面向未来数字化和智能化，开发全新理念的自动化核心部件产品和软件开发工具。
为了应对这些挑战，2019年，繁易启动了FlexMI系列产品的研发。走过疫情，三年磨一剑，在2023年初正式推出了全新的FlexMI智联系列产品及开发工具。FlexMI可以说是智能化时代的“原住民”，从设计之初就确定了模型化、数据解耦、基于WEB构建UI以及高级语言支持等特性。FlexMI智联系列产品涵盖了从PLC控制器到HMI、边缘计算网关、SCADA、直到对接工厂级的MES/ERP软件，提供了一个从控制层、显示层、接入层、监控层直到管理层的完整解决方案。FlexMI采用统一的开发工具FStudio Unified软件（以下简称FSU），涵盖了从PLC、HMI、边缘网关直到SCADA软件的集成开发，一体化的开发环境极大的提升了开发效率。
新工具为老行业带来新价值
以HMI产品为例，当前市场主流的HMI，由于开发时间较早，普遍不具备面向对象的结构化数据支持。这导致在与新一代基于IEC61131-3标准PLC接口时，对结构体类型的数据需要全部展开成单个变量逐一映射，工作量巨大。这在工艺复杂，控制参数众多的行业尤为凸显。“使用FSU后，只需要对重复的结构建立信息模型，直接从PLC导入变量表，并使用对象视图快速构建大量重复的元素，工作量成倍下降且不易出错。如果PLC也采用繁易产品，更是连导入变量数据这个步骤都省掉了，数据变量定义可以在PLC、HMI乃至SCADA之间跨层级引用，极大提升效率。这就是面向对象的模型化开发工具带来的生产力提升。” 马学童说。
一直以来，自动化设备的界面相对比较简单呆板，缺少设计感。这一方面是因为自动化公司缺少专业的UI设计人员，往往是工程师亲自操刀人机界面设计。另一方面作为开发工具的组态软件没有提供美观的图库、模板和字体风格的引导性设置，过于强调功能性而忽视美观性。对此，FSU的目标是，让工程师也可以设计出美观专业的交互界面。“FSU首创的风格模板功能就可以解决这个问题。自动化公司的产品部门可以预先设定统一的UI界面风格，比如统一的色调，字体，使用的图库风格等。一旦设定，每次新建元件都会自动生成合乎风格的设计，设计时也不需要频繁调整每个元件的字体颜色等，工作量也大为减轻。”马学童介绍说。
FSU构建的HMI和SCADA界面基于WEB，全新技术架构带来了更现代美观的交互界面之外，在人机交互上创造了三种全新的应用场景：
第一种是多界面控制单一设备的交互方式（多对一）：例如一条比较长的生产线设备调试时经常会远离HMI所在位置以便观察设备运行情况调整参数，以前需要两个工程师配合。采用WEB方式后，用户可以用手持的iPad之类的工业平板设备通过WiFi访问到HMI的WEB页面来参与监控，并且具备操作互斥锁定的功能，避免不同工位之间的冲突。某锂电头部客户，生产换型调试时间非常紧张，多工位同时快速调整参数有助于快速换线，大大缩短了产线停机时间。
第二种是单一工位快速切换多个受控设备的情况（一对多）：例如纺织厂一个操作工需要同时监控数十台设备，每台设备上都有独立的PLC和HMI，而操作工可以通过手持的工业平板以WEB方式快速的切换到任意一台设备查看当前的运行状态，仅在必要时才需要走到设备旁边操作，大大减少了无效的走动，提升了工作效率。
第三种是在无人值守只需定期巡检的场合，免HMI应用成为可能。HMI以WEB服务的形式集成到物联网边缘计算网关甚至PLC控制器中，操作人员可以通过远程或本地使用电脑、手机、平板甚至AR眼镜的方式完成数据交互和操控。这在供水和环保等离散设备行业有非常强的适用场景。
除了在开发过程助力OT工程师外，新工具对于IT的助力也非常明显。通过对Python语言的支持，FSU的脚本功能可以将IT领域成熟的算法引入自动化设备中，极大提高数据处理能力和开发效率。同时，基于模型化的数据可以通过北向协议或者数据库接口更加便捷的与上一级的IT软件通讯，让IT工程师更方便对接、更容易理解自动化相关的数据。“繁易的优势在于，既了解自动化OT工程师的需求和工作习惯，又契合IT工程师的技术要求。FSU正是定位于打造OT和IT的桥梁。”
AI时刻到来，你准备好了吗？
近几个月来，ChatGPT和GPT4, 以及围绕生成性AI的眼花缭乱的产品创新点燃了所有人对AI突破拐点，进入实际商业化应用的期待。不过对于自动化领域来讲，一切才刚刚开始。如何应对AI带来的全新挑战，是每一个自动化厂商必须思考和面对的问题。AI深入影响到工业自动和领域的方方面面，已经是一个必然趋势，而且很可能比我们预想得还要快。
AI的发展有赖三大支柱：算法、算力和数据。前二者可以充分享受当今通用AI发展带来的创新红利，唯独数据本身，尤其是能够用于无监督学习的、自动化领域里海量的高质量数据，却是非常稀缺的。不论AI如何颠覆行业，都离不开行业里高质量数据的积累，而高质量的数据来源于行业多年的沉淀。这就是为什么对于我们工业用户来讲就是要尽可能早，尽可能多的去积累有效数据，谁拥有了数据，谁就真正占据了先机。
不断创新、不断提供适应技术发展的开发工具并快速迭代、努力帮助客户建立自己领域里的数字化优势进而推进智能化，正是繁易为之不懈努力的。正如马学童所说：“创新是繁易的基因。拥抱变革，勇于尝试，敢为天下先。新技术带来新挑战，也同时带来了全新的机会。‘弄潮儿向涛头立，手把红旗旗不湿。’繁易正站在技术革新的潮头，用全新的技术为工业客户提供全新的生产力工具，一点一滴，推进设备智能化。”(CEC / 石林才 撰写)