CODESYS在智能生产线中的应用案例：浅谈包装行业———自适应式智能设备

消费品制造商更喜欢具备生产性和经济性于一体的包装设备。未来高端智能设备的特点是“可用性”高，到底什么是“可用性”，首先要求尽可能少的操作人员以及能源消耗，第二材料利用率高。一个现代化的工厂必须具备充足的适应性，适应生产过程的任何要求。对于设备制造商而言，这意味着他们必须随时提供客户所需的模块化功能扩展，并将其集成到现有的制造设备中。基于PC的软控制技术和分散式驱动技术有助于实现这种机器设备的要求，因为软件中已经具备扩展功能，并且可以通过简单、标准化的接口进行连接。为了使系统在后期适应新的产品类型，并在低输出下以高速运行，系统必须能自动调整生产模式。只有这样，机器才能一键式生产，不需要手动设置新产品或模式。要执行自动调整模式，需要解决硬件和软件两个层面的难点，首先需要在控制部分采用性价比高的驱动技术，除了电力驱动技术外，还经常使用气动技术。其次，软件层面，软件必须是开放性架构，提供开放性接口，方便控制层面的模块化设计，并且需具备强大的通讯能力，并且能够支持第三方智能传感器和应用程序。

CODESYS软件分三层架构，可用下图来表示：

1、开发层
CODESYS Development System（具有完善的在线编程和离线编程功能）、编译器及其配件组件、可视化界面编程组件等，同时供用户可选的运动控制模块可使其功能更加完整和强大。
IEC 61131-3 编辑器。CODESYS提供了所有IEC61131-3所以定义的五种编程语言：如结构化文本（ST）、顺序功能图（SFC）、功能块图（FBD）、梯形图（LD）和指令表，此外还支持连续功能图（CFC）的编程语言。
编译器：负责将CODESYS中的应用程序转换为机器代码并且优化可编程控制器的性能。当用户输入了错误的应用程序代码时，立刻会接收到编译器发出的语法错误警告及错误信息，让编程人员可以迅速做出相应纠正。用户可以不必改变编程方式，就可以使用不同的基于CODESYS编程的硬件装置（系统）进行工程开发。
硬件/现场总线配置器：针对不同制造商的硬件设备及不同现场总线协议，该部分负责在CODESYS中对相应参数进行设定。
可视化界面编程：直接在CODESYS中即可实现可视化编程（人机界面HMI），系统已经集成了可视化编辑器。
运动控制模块：运动控制功能已经集成在CODESYS中，形成了SoftMotion(CNC)软件包。基于PLCopen的工具包可以实现单轴、多轴运动；电子凸轮传动；电子齿轮传动；复杂多轴CNC控制等。

2、通信层
应用开发层和硬件设备层之间的通讯是由CODESYS中的网关服务器来实现的，CODESYS网关服务器中安装了OPC服务器。
CODESYS 网关服务器。作用在应用开发层和硬件设备层之间，可以使用TCP/IP协议或通过CAN等总线实现远程访问，是CODESYS开发工具包不可分割的一部分。
CODESYS OPC服务器。对基于CODESYS进行编程的控制器，无需考虑所使用的硬件CPU，已经集成并实现了OPC V2.0规范的多客户端功能，且能同时访问多个控制器。

3、设备层
在使用基于IEC 61131-3标准的编程开发工具CODESYS对一个硬件设备进行操作前，硬件供应商必须要在设备层预先安装CODESYS的实时核（CODESYS Runtime）。同时，也可以通过使用CODESYS的可选组件：如CODESYS目标可视化编程模块或网络可视化编程模块来实现功能上的扩展。

4、CODESYS软件架构中各层关系
CODESYS代码执行机制是编译执行，用户在开发层编写完成的IEC程序通过集成的编译器编译为二进制代码，再通过以太网或串口下载至设备层中，最终该应用程序中的文件已经被转为二进制代码存放在目标设备中，根据用户设定的执行方式循环执行对应程序。

以下为CODESYS产品系列的架构图，点击不同部分图片，可链接至产品介绍。

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CODESYS 软件工具包是一款基于先进的NET架构和IEC61131-3国际编程标准的、面向工业4.0及物联网应用的软件开发平台。CODESYS软件开发平台的独特优势是用户使用此单一软件工具套件就可以实现一个完整的工业自动化解决方案，即在CODESYS软件平台下可以实现：逻辑控制（PLC）、运动控制（Motion Control）及CNC控制、人机界面(HMI)、基于Web Service的网络可视化编程和远程监控、冗余控制（Redundancy）和安全控制（Safety）、以及项目开发与工程协同管理等多个目标和需求。