回首25年自动化技术的历程

编者： 今年，Beckhoff公司正在回顾它25年在工业电子领域的企业发展史。 德国《SPS杂志》的主编Kai Binder先生在采访公司的创始人兼董事长Hans Beckhoff先生时谈到了开放式自动化系统的发展以及用户从中获得的收益。 1980年Beckhoff的自动化技术处于什么状况? Hans Beckhoff： 在过去的二十几年中，我们的企业通过引进先进的工艺技术得到了发展壮大, 尤其是在公司初创的那几年。我们的第一个客户给了我们一项基于继电器的液压机程序控制任务, 我们把此程序控制转变为自己研制的微处理器控制。由此开始，为了实现这类特殊应用的解决方案，我们在1982年开发了双层欧洲标准卡规格的普通模块化控制系统, 并优化了它在运动控制方面的应用。 我们的成功突出地表现在我们的多功能主板上, 它在当时就具有了三轴运动控制的完整功能。这使我们领先于那些还在利用专业硬件来实现同样功能的竞争对手。当时，我们能把所有的硬件用一块电路板来代替，并可提供更多的功能，且具有较高的性价比。这为最初几年公司的成长奠定了基础。 在Beckhoff发展中的第二个大的飞跃是采用工业PC作为控制平台。Beckhoff 是怎样想到用工业PC来控制机器的呢？ Hans Beckhoff： 作为我们的主要产品，完全由我们自己研制的微处理器系统包含了所有必备的扩展用板卡(图形卡、控制卡、I/O卡等)。那时，采用这种微处理器系统我们已经可以控制相当大的机械和设备。1985年，有一个木材加工机械的项目要求我们存储大量的加工程序而扩大硬盘的存储量。 由于时间的缘故，我们不便开发自己的硬盘控制器（这在当时是一项工作量非常大的任务），而是在控制系统中用一台IBM-PC-XT作为存储子系统取而代之。在项目接近尾声时我们明显地看到， 基于16位的Intel 286 PC存储子系统比我们的8位处理器功能更强，使用范围更广。得出这样的结果从开发者自尊的角度看，是一件令人不愉快的、近乎苦涩的事情。然而使我们企业感到骄傲的是，我们没有在新技术面前止步不前，而是积极地把新技术推向前进。即使为此需要改变现有的成功产品或接受新的任务也在所不惜。就这样，我们在1985/86年彻底改变了产品理念。我们决定把在基于微处理器的机械控制和定位控制中获得的技术诀窍倾注到软件上，并使之在PC上运行，从而把PC本身78于687作为一个设备控制系统来使用。当时，我们采用MS-DOS作为操作系统，该操作系统带有我们自己扩展的实时核。我们在C语言中完成运算，虽说这是一个正确的决定，但在当时并不是一个理所当然的决定，因为在那时，至少在欧洲，首推Pascal语言。 Beckhoff的第一台PC控制器是何时投入使用的？ Hans Beckhoff: PC控制器开发出来仅仅几个月之后，1986年首台基于PC的控制器被安装在双刀斜切锯上，用于门窗加工。这项成果另人振奋：我们突然有了带有软驱、大屏幕和高性能CPU的机械控制器! 生产数据可从软驱直接读入，高效的附加程序，比如，优化切割的程序可直接在机械控制器上运行。为此，门窗加工行业大受鼓舞，紧随其后的是木材加工行业。今天，基于PC的控制技术已受到各种行业的青睐。这些成就为我们的企业增添了光彩。我认为，我们是基于软件的控制技术的开路先锋，并在技术发展史中撰写了辉煌的一章。 基于软件的控制技术是的Beckhoff基本技术吗？ Hans Beckhoff: 无庸置疑！用软件来解决自动化问题及提供普通开放式硬件平台的理念，从1985年起就已贯穿到本公司的发展历程。现在它已成为我们技术创新和成功的中心环节。在这一点上，我们明显有别于其他采用嵌入式设备实现类似功能的供应商。嵌入式通常意味着软件与硬件之间不可分离。虽然我们认为这是可行的，但从我们的角度来看，这种方案缺乏技术层面的创新。以软件形式实现的功能必须从硬件中分解出来，并能够在开放式平台上加以实现。对此，我们的用户和客户评价极高，因为我们没有把他们束缚在一个封闭的专用硬件或软件系统中。 开放性给客户带来了什么？机器真的变得更快、更安全、更高效了吗？ Hans Beckhoff: 我们的开放性体现在三个层面：CPU, I/O和软件。第一层面是CPU，也就是PC。这种可优化使用的PC的结构形式多种多样。由于采用标准化的PC内部结构，使开放性在不依赖Beckhoff的情况下通过Intel 和Microsoft的标准产品加以实现。我们的软件程序包TwinCAT和现场总线接口卡不仅能在Beckhoff的PC上运行，还可在其他的产品上运行。它和那些让用户依赖于CPU（硬件）生产商的传统PLC相比有明显的不同。我们的客户可从价格和性能的角度，在国际市场上自由选择他们所青睐的产品。第二个层面是I/O。通过现场总线端子系统、总线端子盒和驱动系统，我们可为180多种信号类型和所有重要的通讯系统提供一个自动化工具箱供您选用。目前，我们的控制技术支持17种不同的通讯系统，从PROFIBUS到CANopen、光导总线、SERCOS 、Modbus到各式各样的以太网等等。在这里，我们的用户拥有很大的选择余地，并且可随时通过与其他产品的组合扩大选择范围。为了使I/O层面与CPU耦合，在逻辑I/O和物理I/O之间建立一个高效的抽象化层面是必不可少的。我们的TwinCAT系统管理器恰好提供了这一保证。原则上讲，即便不具备对物理I/O的准确认识，同样可以配置一套自动化应用系统，这使我们的客户可相对自由地选择外围设备。第三个层面是软件。我们的自动化软件TwinCAT是一个综合性平台，在此平台上有各种高性能的软件模块，如PLC、运动控制、CNC、数控系统、调节技术、测量技术、通讯及可视化处理。并且通过新的软件模块可进一步扩大TwinCAT的性能。在这里，开放性同样是我们控制系统的重要组成部分。我们的用户在过去和现在从中获得哪些好处呢？很简单：更高效、更有价值的机械控制！从客户那得到的信息反馈中我们得知，采用PC控制技术大大减少了程序循环时间，使新的智能运算成为可能；相对于传统控制技术而言，它使成本降低了50%。对使用者来说，首先是变得更独立了，也就是说，不再依赖系统供应商了。 贵公司成立以来25周年的后半期是靠什么发展起来的呢？ Hans Beckhoff: 从一个威斯特法伦州的一人小公司到拥有600名员工、13个遍布全球的办事处的发展历程中，公司树立了许多对它的成长起决定性作用的里程碑。一些大的技术进步得益于坚持不懈地追求PC控制理念：1989年，我们推出了基于光纤电缆的快速现场总线-光导总线；1990年开发出第一块多功能PC主板；1995年推出了我们的现场总线端子系统，并对市场上现场总线模块的结构形式产生了根本的影响；1996年推出了TwinCAT - 第一个高度集成的在Windows下运行、有PLC和运动控制功能的实时软件包；1998年，控制面板；2002年，CX1000 – 安装在导轨上的模块化PC；2003年，EtherCAT (Ethernet for Control and Automation Technology)。我们希望，在不久的将来能继续丰富这个产品清单，并不断扩大销售网络，使企业不断地迈向国际化。 Beckhoff的营业额在2004年时增长了31%。公司的目标是，每十年营业额翻十倍。这样一个年复一年的经济增长怎样去实现呢？ Hans Beckhoff: 首先，我当然知道我们的目标野心十足，或许我们完全有可能达不到这一目标。但是，人不能把目标定得太低！这里有四点有助于我们发展的要素：第一点，我们庆幸全球自动化市场每年都在增长。第二点，我们的自动化产品类型，即基于PC的控制技术、分散的I/O和以太网技术在自动化领域中的地位越来越高，并且正以它们的优势排挤传统技术。迅速发展的自动化工业对技术含量的要求在快速地增加，而我们拥有这样的技术。这是两个相辅相成的基本发展要素。由于Beckhoff拥有的基础技术应用范围很广，通过扩大销售面自然可以提高营业额。这就是说，扩大销售已成为增长战略的一个重要组成部分，不仅是在德国，在其他国家也是如此。目前，我们营业额的40%来自出口。按照ZVEI（德国电气工业协会）的统计，大约75% 至80%的德国自动化工业依赖于出口。由此看来，在这方面我们还有很大的商机。第四点是不断引入市场的新产品和新技术。本公司将不时地重点推出一些新产品。 我们将沿着这条思路持续地发展下去。 将有哪些新产品添补您的自动化系统呢？ Hans Beckhoff: 令我们高兴的是，EtherCAT (意为：用于控制和自动化技术的以太网)已在市场上(包括国际市场)产生了共鸣。目前，已有180多家公司成为EtherCAT技术协会的成员，这后面蕴藏着对这项技术的浓厚兴趣。世界各地都有人在用EtherCAT进行开发，包括我们此前未曾期待的领域。这将开辟一个崭新的市场。作为EtherCAT的发明人，我们希望能凭借自己的产品在市场上获得较大的份额。今后EtherCAT产品将在控制、I/O和驱动技术领域继续扩展。此外，我们还把PC控制理念作了细分，PC控制将会越来越多地被应用在中小型控制系统中。随着新的IPC系列的面市，我们也有了1000欧元以下的解决方案，比如，装在总线耦合器外壳中的Windows-CE控制器的最低售价只有400欧元。 在今年下半年，我们针对安全性解决方案TwinSAFE，将对相应的产品进行认证并可逐步供货。TwinSAFE总线端子可以连接所有通用的安全传感器和执行机构，可以和一个支持PROFIsafe的安全控制器一起运行，或者通过TwinSAFE逻辑总线端子KL6904独立运行。安全的通讯是通过PROFIsafe协议或TwinSAFE协议来实现的。 另外，我们在面向行业的解决方案中也看到了潜在的商机。我们的自动化技术和控制技<