1　工业软件与工业标准的关系

许多工业领域中为其服务的工业软件，通常与该领域的工业标准存在依存关系。工业软件的平台往往是若干个工业标准综合运用的成果。

最近几年有影响的流程工业自动化标准活动，有美国The Open Group主推的开放流程自动化系列标准OPAS，德国NAMUR主推的NAMUR开放自动化NOA，以及由NAMUR发起的模块化类型包MTP（Modular Type Package）。概括来说，OPA S是全开放的架构，重新定义了DCS和PLC，运用市场中领先的软硬部件致力于互操作性和互换性，以及信息安全的能力；NOA在现有DCS系统的基础上运用IT技术实现成本可控的优化和信息安全，力求用独立于供应商的技术实现流程工业4.0的各种案例；MTP利用现有的DCS和PL的部件无缝集成为流程装置的自动化单元，强调在优化性价比的同时将工程量降至最低，加快工程交付进度。

这三个标准虽然侧重点不同，但是有许多相同和相似之处。对于最终用户来说，标准太多并不是什么好事情，于是OPAF和NAMUR考虑把这三个标准能够统一在一个架构之中，提出了如图1所示的架构。

图1 NAMUR提出的NOA和MTP与OPA的整合架构（来源：NAMUR）

在未来的流程工业自动化技术发展进程中，特别是通过运用IT技术的成熟和最新成果，瞄准虚拟化的方向开发相应的工业软件。遵循在综合运用多年来积累的行之有效的基础工业标准和IT标准的基础上开发的下一代流程工业自动化的系列标准，参与并深入到全开放的自动化架构中。同时还要从最终用户的利益和需求出发，考虑新旧交替过程中的平稳过渡，也是发展工业软件必须遵循的原则。

2　容器化技术在工业自动化软件开发中成效显著

当前我们正处在工业数字化转型的变革之中，“软件正在吞噬世界”的说法蕴含了软件在系统中发挥着“基础设施化”的作用，而云计算软件开发方法成为软件开发的主要方向。经过几年的摸索，云计算开发方法在工业自动化软件开发应用的虚拟化方向有了很大进展，实际运用的结果验证了容器化在开发工业自动化软件中所显现的优越性。

同样是虚拟化的技术，容器化较之虚拟机明显有着以下优点：一是APP的颗粒度更细，有利于形成轻量级的容器；二是所需的硬件开销要小得多；三是应用代码及其相关的软件环境打包后安排在操作系统基础架构上的容器引擎执行运行，无需其它任何支持；四是容器中各个应用程序相互隔离，这种分割保证了信息安全；五是应用代码的更新升级可以远程部署。总之，容器是独立的，可以通过特定的平台按照需要来选择和部署，给予使用者很大的灵活性；同时一个单独而且封闭的容器又提供了原生的信息安全。

流程自动化工业对软件容器有着其特殊的需要，他们需要能在很大范围容纳各种各样的应用软件，诸如先进流程控制APC、流程优化和资产管理等，同时能通过标准化的接口（如OPC UA）交换数据。另外，流程自动化的容器需要在不同的物理地点和不同的主计算机硬件中移动。对于大型的操作来讲，像Kubernetes这样的编排工具，可以用来维护、组织和管理容器库，按照资源的可用性自动平衡计算负载。

以Honeywell运用虚拟化为例，不但在服务器层级运用于HMI和应用程序中，而且也开始扩充到流程自动化的其它方面，如用于I/O的软组态。Honeywell Process Solution正在考虑让软件和硬件解耦的可能性，不仅仅在服务器中运用容器化技术，也包括控制器和I/O层级运用容器化技术。Honeywell开发Experion LCN（ELCN）有效地仿真了TDC 3000这样的老系统，使公司的老客户得以将其在知识产权上的投资“无限地延寿”。它可与老系统100%的二进制兼容和互操作。2018年6月Honeywell在用户组织的大会上向公众宣布，TDC 3000相同的代码可以不加修改运行在虚拟环境中，大大减少了可能的产生技术风险。TDC环境的虚拟化带来许多附加的利益，包括使工程师具有应用Honeywell云基的虚拟工程平台（Virtual Engineering Platform）的能力去提供TDC的解决方案。自此以后，Honeywell一直在继续其虚拟化的版本，在2019年的用户大会上宣称其Experion PKS HIVE用于高度集成的虚拟环境。简言之就是具有虚拟化的特性的解决方案以及硬件与软件的解耦已经在应用程序这一级、控制器和I/O这一级实现。

在流程工业中另一个容器化的实例Module Type Package（MTP）正在开发中。MTP本质上是运用容器技术创建易于集成、并运用预定义的自动化模块单元实现模块化的流程装置。这种预定义的自动化模块化单元，易于按照生产的需要添加、安排和调整。每个MTP都符合标准化的方法论和框架，包括将它整合到一个模块化的装置中所有必要的信息（如通信服务、HMI描述、维护信息等）。例如ABB的MTP提供清单中包括ABB Ability系统800xA操作流程和编排的智能模块。由一个开放架构的骨干网将编排层由模块层通过OPC UA通信链接。

在下一个五年或更多一些时间内，云软件开发技术相比其它形式的软件开发，显然会成为主要的形式。而且企业软件、嵌入式软件和云软件这三种软件开发将会极大地融合汇聚。有理由期望用于云计算业务的开源软件技术将会快速发展和推广，所有软件的开发将会使用云软件开发的方法。值得关注的是，这一融合汇聚将会被迅速发展的开源软件的步伐推动，而不是由目前工业自动化行业所采用的软件开发方法迈着缓慢的步伐而前行。

摘自《自动化博览》2020年8月刊