工業(yè)4.0革命對(duì)自動(dòng)化的重大影響

　　體系結(jié)構(gòu)

　　NE148標(biāo)準(zhǔn)給出了自動(dòng)化技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)，該體系結(jié)構(gòu)提出了兩種模塊并闡述了它們同PCS之間的連接關(guān)系。第一個(gè)模塊是變量A，通過(guò)控制單元自動(dòng)處理模塊邏輯工作，且只和PCS交換必要信息。第二個(gè)模塊是變量B，該模塊僅使用I/O部件。

　　功能

　　由于自動(dòng)化技術(shù)的功能需要無(wú)縫地集成到PCS中，模塊之間也需要建立通信連接，自動(dòng)化技術(shù)自身的功能非常重要。模塊和模塊之間，模塊和PCS之間的通信可以通過(guò)IEC-Ethernet協(xié)議或現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議解決。

　　基于狀態(tài)控制功能，是基于模塊的狀態(tài)描述和操作模式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在整個(gè)系統(tǒng)中每個(gè)模塊的狀態(tài)描述可以公開(kāi)訪問(wèn)，并且模塊之間邏輯連接的接口是唯一的?！盎跔顟B(tài)控制”功能對(duì)應(yīng)ISA106標(biāo)準(zhǔn)的連續(xù)生產(chǎn)工序和ISA88標(biāo)準(zhǔn)的批量生產(chǎn)工序，適用于上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

　　垂直通信/集成功能，是指模塊和PCS之間的通信，模塊必須集成到PCS環(huán)境中才能通信，通信可以通過(guò)IEC-Ethernet 協(xié)議或現(xiàn)場(chǎng)總線來(lái)實(shí)現(xiàn)，每個(gè)模塊的狀態(tài)模型都由PCS控制。變量A模塊使用OPC-UA交互界面，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線和PCS交換信息。狀態(tài)模型的建模，由于通信是在模塊和PCS間進(jìn)行，狀態(tài)模型可以從當(dāng)前的狀態(tài)中建模，有兩種建模方法。其一是使用拓展因果矩陣進(jìn)行SFC(產(chǎn)品流程控制)建模。

　　SFC可以映射到拓展因果矩陣中，SFC已經(jīng)是狀態(tài)模型，或者可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換到狀態(tài)模型，這些狀態(tài)模型無(wú)需進(jìn)一步的操作就可以直接應(yīng)用到控制單元上，這種方法較適用于變量B模塊;其二是使用現(xiàn)有的編輯器，可以用傳統(tǒng)方式進(jìn)行SFC建模，這種方法較適用于變量A模塊。

　　人機(jī)交互

　　操作界面

　　除了滿足自動(dòng)化技術(shù)的功能之外，操作界面有如下需求，能夠人工手動(dòng)控制個(gè)別模塊，能夠及時(shí)將圖表集中顯示在操作端顯示屏上。

　　與控制系統(tǒng)的半集成

　　在半集成的情況下，模塊的人機(jī)界面水平在1-3級(jí)之間。在控制系統(tǒng)中，界面顯示相關(guān)的警告、變量等，以便模塊的圖形化表示。在高水平的控制系統(tǒng)中，圖形化顯示確保了表示的一致性。4級(jí)和5級(jí)(6級(jí)除外)也可通過(guò)人工實(shí)現(xiàn)，6級(jí)能否實(shí)現(xiàn)取決于具體情況。模塊制造商應(yīng)該盡量避免人機(jī)交互界面邏輯和控制器設(shè)計(jì)兩者之間的高關(guān)聯(lián)性。模塊設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)包括所有的數(shù)據(jù)，以便更高一級(jí)的控制系統(tǒng)可以在運(yùn)行時(shí)得到相應(yīng)的模塊信息。

　　與控制系統(tǒng)的完全集成

　　與半集成相比，完全集成試圖將4級(jí)和5級(jí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。為此，每個(gè)模塊必須提供4級(jí)和5級(jí)描述，有兩種方法可以實(shí)現(xiàn)。一是模塊來(lái)描述自身的實(shí)際圖表情況。模塊的操作圖表以不依賴制造商且獨(dú)立的方式給出。自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng)通常使用特定系統(tǒng)表述方法來(lái)描述操作圖表，并提供專有格式。例如HTML5是一種不依賴制造商的格式，是W3C發(fā)布的一種在IT行業(yè)中的開(kāi)放性語(yǔ)言，沒(méi)有相關(guān)操作顯示的知識(shí)就可以集成。如果還需要可擴(kuò)展的圖形，就可以鑲嵌到HTML5代碼中作為可縮放矢量圖形(SVGs)。更高級(jí)別的控制系統(tǒng)必須支持該技術(shù)的曾用技術(shù)(如ActiveX等)。這些技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是可以得到并且已廣泛使用，但缺點(diǎn)有二。

　　(可視化數(shù)據(jù)的層次分級(jí))

　　一是不能保證描述的一致性;

　　二是模塊提供自身的描述方法。

　　而圖表由高一級(jí)控制系統(tǒng)來(lái)給出，這樣能確保描述的一致性。但是這種情況下，模塊制造商并不能看到最終的模塊描述版本，也就導(dǎo)致不同的控制系統(tǒng)，其描述也不盡相同。

　　人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)完全集成需要模塊達(dá)到5級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，需要從更高一級(jí)控制系統(tǒng)的模塊描述中得到商業(yè)邏輯的技術(shù)。如果模塊完整的人機(jī)交互商業(yè)邏輯包含在描述之中，模塊便會(huì)達(dá)到6級(jí)集成。在半集成和全集成間的折衷方法就是對(duì)于操作界面使用半集成，而對(duì)于詳細(xì)的診斷性信息使用完全集成，采用上述方法，能簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)中必要的標(biāo)準(zhǔn)化和實(shí)施過(guò)程。

　　(過(guò)程(控制)技術(shù)工程化)