CODESYS在智能生產線中的應用案例：淺談包裝行業———自適應式智能設備

消費品制造商更喜歡具備生產性和經濟性于一體的包裝設備。未來高端智能設備的特點是“可用性”高，到底什么是“可用性”，首先要求盡可能少的操作人員以及能源消耗，第二材料利用率高。一個現代化的工廠必須具備充足的適應性，適應生產過程的任何要求。對于設備制造商而言，這意味著他們必須隨時提供客戶所需的模塊化功能擴展，并將其集成到現有的制造設備中。基于PC的軟控制技術和分散式驅動技術有助于實現這種機器設備的要求，因為軟件中已經具備擴展功能，并且可以通過簡單、標準化的接口進行連接。為了使系統在后期適應新的產品類型，并在低輸出下以高速運行，系統必須能自動調整生產模式。只有這樣，機器才能一鍵式生產，不需要手動設置新產品或模式。要執行自動調整模式，需要解決硬件和軟件兩個層面的難點，首先需要在控制部分采用性價比高的驅動技術，除了電力驅動技術外，還經常使用氣動技術。其次，軟件層面，軟件必須是開放性架構，提供開放性接口，方便控制層面的模塊化設計，并且需具備強大的通訊能力，并且能夠支持第三方智能傳感器和應用程序。

 CODESYS軟件分三層架構，可用下圖來表示：

1、開發層

CODESYS Development System（具有完善的在線編程和離線編程功能）、編譯器及其配件組件、可視化界面編程組件等，同時供用戶可選的運動控制模塊可使其功能更加完整和強大。

IEC 61131-3 編輯器。CODESYS提供了所有IEC61131-3所以定義的五種編程語言：如結構化文本（ST）、順序功能圖（SFC）、功能塊圖（FBD）、梯形圖（LD）和指令表，此外還支持連續功能圖（CFC）的編程語言。

編譯器：負責將CODESYS中的應用程序轉換為機器代碼并且優化可編程控制器的性能。當用戶輸入了錯誤的應用程序代碼時，立刻會接收到編譯器發出的語法錯誤警告及錯誤信息，讓編程人員可以迅速做出相應糾正。用戶可以不必改變編程方式，就可以使用不同的基于CODESYS編程的硬件裝置（系統）進行工程開發。

硬件/現場總線配置器：針對不同制造商的硬件設備及不同現場總線協議，該部分負責在CODESYS中對相應參數進行設定。

可視化界面編程：直接在CODESYS中即可實現可視化編程（人機界面HMI），系統已經集成了可視化編輯器。

運動控制模塊：運動控制功能已經集成在CODESYS中，形成了SoftMotion(CNC)軟件包。基于PLCopen的工具包可以實現單軸、多軸運動；電子凸輪傳動；電子齒輪傳動；復雜多軸CNC控制等。

2、通信層

應用開發層和硬件設備層之間的通訊是由CODESYS中的網關服務器來實現的，CODESYS網關服務器中安裝了OPC服務器。

CODESYS 網關服務器。作用在應用開發層和硬件設備層之間，可以使用TCP/IP協議或通過CAN等總線實現遠程訪問，是CODESYS開發工具包不可分割的一部分。

CODESYS OPC服務器。對基于CODESYS進行編程的控制器，無需考慮所使用的硬件CPU，已經集成并實現了OPC V2.0規范的多客戶端功能，且能同時訪問多個控制器。

3、設備層

在使用基于IEC 61131-3標準的編程開發工具CODESYS對一個硬件設備進行操作前，硬件供應商必須要在設備層預先安裝CODESYS的實時核（CODESYS Runtime）。同時，也可以通過使用CODESYS的可選組件：如CODESYS目標可視化編程模塊或網絡可視化編程模塊來實現功能上的擴展。

4、CODESYS軟件架構中各層關系

CODESYS代碼執行機制是編譯執行，用戶在開發層編寫完成的IEC程序通過集成的編譯器編譯為二進制代碼，再通過以太網或串口下載至設備層中，最終該應用程序中的文件已經被轉為二進制代碼存放在目標設備中，根據用戶設定的執行方式循環執行對應程序。

以下為CODESYS產品系列的架構圖，點擊不同部分圖片，可鏈接至產品介紹。

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CODESYS 軟件工具包是一款基于先進的NET架構和IEC61131-3國際編程標準的、面向工業4.0及物聯網應用的軟件開發平臺。CODESYS軟件開發平臺的獨特優勢是用戶使用此單一軟件工具套件就可以實現一個完整的工業自動化解決方案，即在CODESYS軟件平臺下可以實現：邏輯控制（PLC）、運動控制（Motion Control）及CNC控制、人機界面(HMI)、基于Web Service的網絡可視化編程和遠程監控、冗余控制（Redundancy）和安全控制（Safety）、以及項目開發與工程協同管理等多個目標和需求。