新型工控啟航行動(dòng)丨福州大學(xué)首發(fā)國產(chǎn)全棧自研CodeOne工業(yè)控制平臺(tái)，助力國產(chǎn)工控生態(tài)破局
“新型工控啟航行動(dòng)”旨在凝聚產(chǎn)業(yè)共識(shí)，探索新型工業(yè)控制技術(shù)路徑，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。作為國內(nèi)最具權(quán)威和影響力的新型工業(yè)控制產(chǎn)品測(cè)試活動(dòng)，測(cè)試結(jié)果展現(xiàn)了新型工業(yè)控制廠商產(chǎn)品優(yōu)化迭代的能力，并為企業(yè)用戶提供了可靠、精準(zhǔn)的選型參考，推動(dòng)我國新型工業(yè)控制技術(shù)體系向網(wǎng)絡(luò)化、開放化、智能化方向深化演進(jìn)，并驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)協(xié)同創(chuàng)新與關(guān)鍵技術(shù)規(guī)模化落地進(jìn)程。
經(jīng)過中國信息通信研究院集中測(cè)試，福州大學(xué)工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)與信息處理福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的CodeOne工業(yè)控制平臺(tái)，憑借圖形無代碼編程架構(gòu)與多品牌PLC無縫兼容的核心優(yōu)勢(shì)，順利通過本次“新型工控啟航行動(dòng)”產(chǎn)品測(cè)試。目前CodeOne平臺(tái)已在新能源、電力、化工、機(jī)械、紡織、家具、電池、市政等多個(gè)行業(yè)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，成功替代國外工控系統(tǒng)，推動(dòng)國產(chǎn)裝備在汽車制造、新能源等高端技術(shù)領(lǐng)域的自主化突破。
在工業(yè)4.0浪潮推動(dòng)下，福州大學(xué)上述實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)聚焦流程工業(yè)和離散制造業(yè)關(guān)鍵領(lǐng)域的工控?cái)?shù)智化需求，自主研發(fā)了面向分布式控制系統(tǒng)的CodeOne工控軟件平臺(tái)，以圖形無代碼編程技術(shù)和多品牌異構(gòu)PLC兼容適配為目標(biāo)，突破國外工控軟件廠家在這一領(lǐng)域的技術(shù)壟斷，實(shí)現(xiàn)跨廠商硬件集成系統(tǒng)的統(tǒng)一編程，為IT與OT的深度融合創(chuàng)造有利條件。
CodeOne工控軟件平臺(tái)面向不同設(shè)備廠商大/中/小型可編程邏輯控制器（PLC）和IPC提供統(tǒng)一無代碼組態(tài)編程環(huán)境、無差別編譯器與標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行時(shí)，軟件功能覆蓋工控系統(tǒng)的控制層、邊緣層、服務(wù)層和應(yīng)用層（見下圖），支持“數(shù)據(jù)采集-智能處理-應(yīng)用開發(fā)-反向控制”全鏈條閉環(huán)。控制層可集成軟PLC運(yùn)行時(shí)內(nèi)核，支持多種異構(gòu)PLC/IPC硬件；邊緣層可支持EtherCAT、Profibus、OPC UA、MQTT等多種協(xié)議，集成邊緣計(jì)算、斷網(wǎng)續(xù)傳、國密算法；服務(wù)層集成容器、微服務(wù)技術(shù)和輕量化大語言模型，支持大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、周期定時(shí)/事件觸發(fā)/接口交互等多種類型的復(fù)雜邏輯編排處理服務(wù)；應(yīng)用層集成支持IT與OT融合的PLC無代碼組態(tài)編程工具，支持端邊云協(xié)同的運(yùn)動(dòng)控制和PLC多機(jī)集群分布式控制等多種應(yīng)用。
CodeOne工控軟件平臺(tái)架構(gòu)
福州大學(xué)CodeOne工控軟件平臺(tái)的主要技術(shù)指標(biāo)如下：
①核心模塊100%自主研發(fā)，并兼容麒麟/歐拉操作系統(tǒng)及TiDB/GaussDB國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，集成SM系列國家商用密碼算法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全加固；
②采用統(tǒng)一圖形組態(tài)編程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)維控、匯川、信捷、臺(tái)達(dá)、創(chuàng)智達(dá)、研祥、邁沖、億維、索奇、臺(tái)塑、西門子、施耐德、三菱、歐姆龍、羅克韋爾等20+國內(nèi)外主流PLC/IPC圖形化無代碼標(biāo)準(zhǔn)化編程，支持虛擬與物理控制器之間的圖形化交互（虛實(shí)融合）；
③集成LLM大模型輔助決策、控制程序?qū)崟r(shí)可視化監(jiān)測(cè)及無擾動(dòng)在線修改功能，滿足工業(yè)4.0柔性生產(chǎn)需求；
④支持基于GB/T 15969-3（IEC61131-3）標(biāo)準(zhǔn)圖形建模語言和C/C++、Python、Java、GO等高級(jí)語言編程；
⑤支持功能塊語言的運(yùn)動(dòng)控制功能，可以進(jìn)行伺服電機(jī)和變頻器控制，機(jī)器人多軸同步運(yùn)動(dòng)控制，以及多機(jī)器人協(xié)同控制；
⑥支持接入多種工業(yè)以太網(wǎng)和總線協(xié)議，Modbus-TCP/RTU、Fins、EtherCAT、Profibus、Ethernet/IP、OPC UA、MQTT、UDP等；
⑦支持面向多個(gè)控制系統(tǒng)的圖形化編排服務(wù)，根據(jù)功能單元資源需求調(diào)度；
⑧支持面向訂單管理等業(yè)務(wù)系統(tǒng)的圖形化編排服務(wù)，可根據(jù)業(yè)務(wù)單元需求進(jìn)行IT業(yè)務(wù)系統(tǒng)和OT控制系統(tǒng)的協(xié)同調(diào)度；
⑨支持云/邊/端多級(jí)協(xié)同控制功能，實(shí)現(xiàn)PLC控制器和虛擬控制器之間的分布式通信和協(xié)同運(yùn)行；
⑩支持全業(yè)務(wù)模塊的容器化管理及在線資源調(diào)整；
?支持?jǐn)?shù)據(jù)篩選、過濾、抽取等預(yù)處理功能，可通過業(yè)務(wù)圖形組態(tài)設(shè)定條件；
?支持自然語言人機(jī)交互，集成基于大模型與控制器的智能問答功能；
?支持控制邏輯組態(tài)在線增量編譯下載；
?單個(gè)虛擬控制器支持I/O點(diǎn)數(shù)量≥4000點(diǎn)；
?數(shù)據(jù)采集時(shí)延低于200ms；
?控制組態(tài)邏輯執(zhí)行的循環(huán)周期最小可達(dá)1ms。
新型工業(yè)控制平臺(tái)測(cè)試床
CodeOne工控軟件平臺(tái)各項(xiàng)技術(shù)能力已通過“減速箱自動(dòng)化組裝-檢測(cè)-拆卸生產(chǎn)線測(cè)試床”的綜合測(cè)試驗(yàn)證，支持利用標(biāo)準(zhǔn)化的圖形組態(tài)程序替代西門子、ABB等國外廠商PLC和機(jī)器人控制程序，實(shí)現(xiàn)PLC和工業(yè)機(jī)器人異構(gòu)設(shè)備同構(gòu)化，以及IT與OT融合的云邊協(xié)同控制。
“新型工控啟航行動(dòng)”檢測(cè)證書與檢測(cè)報(bào)告
典型案例
案例1
鋰電池?cái)嚢韫ば蛑悄軈f(xié)同制造系統(tǒng)
針對(duì)新能源行業(yè)生產(chǎn)信息化痛點(diǎn)問題，基于CodeOne工控軟件平臺(tái)，研制新型智能攪拌中控系統(tǒng)，管理陰陽極生產(chǎn)線，包含配方、工步、批次、質(zhì)量、異常、監(jiān)控、故障、報(bào)警、分析、設(shè)備、追溯、調(diào)度、控制、緩存等管理功能模塊，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的防呆防錯(cuò)，極大地減少了產(chǎn)品的不良品率，增強(qiáng)了生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)管理和信息處理能力。該系統(tǒng)已在新能源領(lǐng)域重點(diǎn)企業(yè)中得到應(yīng)用，改變了鋰電行業(yè)長期使用國外工業(yè)軟件的局面。該系統(tǒng)投入使用后，設(shè)備利用率提升了15%，產(chǎn)能提升了10%，生產(chǎn)人員操作的差錯(cuò)率也得到大幅度減少。
CodeOne在鋰電池?cái)嚢韫ば蛑悄軈f(xié)同制造系統(tǒng)中的應(yīng)用
案例2
火電行業(yè)燃煤機(jī)組分布式智能控制系統(tǒng)
充分利用CodeOne工控軟件平臺(tái)中的數(shù)據(jù)引擎技術(shù)構(gòu)建新型火電機(jī)組分布式控制系統(tǒng)（DCS），實(shí)現(xiàn)全球首例基于PLC的DCS控制站集群，適應(yīng)新型電力系統(tǒng)對(duì)煤電機(jī)組深度調(diào)峰、快速爬坡等靈活性調(diào)節(jié)的需求。打破傳統(tǒng)外掛模式限制，針對(duì)生產(chǎn)環(huán)境惡劣、經(jīng)營決策效率低、數(shù)據(jù)集成與共享難等痛點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)智能控制與DCS的一體化集成。
CodeOne在火電行業(yè)智能分布式控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
案例3
面向板式家具的大規(guī)模定制智能制造系統(tǒng)
為滿足板式家具行業(yè)大規(guī)模定制高產(chǎn)、高效率的生產(chǎn)節(jié)奏，適應(yīng)日益定制化、個(gè)性化的產(chǎn)品需求，以板式家具制造行業(yè)為研究對(duì)象，針對(duì)質(zhì)量管控難度大、產(chǎn)線物流效率低等行業(yè)痛點(diǎn)，采用CodeOne工控軟件平臺(tái)技術(shù)，研制面向板式家具的智能制造系統(tǒng)，集成生產(chǎn)管理和生產(chǎn)控制兩大功能板塊，將傳統(tǒng)生產(chǎn)車間的制造設(shè)備孤島聯(lián)接成一條智能化生產(chǎn)線，最大程度縮短每批次板件的生產(chǎn)周期，加快物流轉(zhuǎn)運(yùn)，減少工序之間的等待時(shí)間，提高設(shè)備利用率15%以上，產(chǎn)能提升10%以上，單條產(chǎn)線預(yù)估每年減少人員成本15萬以上。
CodeOne在板式家具大規(guī)模定制智能制造生產(chǎn)線上的應(yīng)用
單位簡介
ENTERPRISE
工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)與信息處理福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是由福建省教育廳主管，依托福州大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院建設(shè)的省級(jí)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)室設(shè)立了復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)控制、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與處理、云控制技術(shù)三大研究方向。實(shí)驗(yàn)室重視多學(xué)科交叉融合，充分發(fā)揮福州大學(xué)電氣學(xué)院的學(xué)科優(yōu)勢(shì)，聯(lián)合省內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)單位，圍繞“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通用平臺(tái)”、“工業(yè)智能”的技術(shù)需求，及其在“多領(lǐng)域制造業(yè)智能生產(chǎn)與管控系統(tǒng)”工程應(yīng)用的科學(xué)問題和共性技術(shù)難點(diǎn)，深入開展科學(xué)研究，已在PLC編程平臺(tái)、工業(yè)云/數(shù)據(jù)庫、APP開發(fā)環(huán)境、邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)技術(shù)，以及機(jī)加工智能制造生產(chǎn)線、火電機(jī)組云仿真解決方案等方面取得多項(xiàng)科研成果，為工控軟件的國產(chǎn)替代做出了貢獻(xiàn)。
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