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工业软件介绍系列之一:PLM、PLC与OPC

发布时间:2023-03-22 16:43:07   来源:本站编辑


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PLM与Teamcenter


PLM全称是Product Lifecycle Management,即产品生命周期管理。


为什么要专门定义一个系统来管理产品生命周期呢?


如果说CAD的基础是数学,有大量的算法,那么PLM主要是提供了一种工具,来实现精细化管理。


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PLM的核心功能包括:
1. 产品的主数据,如名称、版本、类型、生效日期、失效日期。
2. 产品的状态或生命周期。
3. 产品的文档,如CAD模型、工艺文件。
4. 产品的相互关系即BOM。


在大型公司,不少产品面向多个地区销售,那么可能会执行不同的法律法规和质量标准,因此对应的零件会有差异,因而产品的BOM实际上是动态的结构。


产品的生命周期包括设计、验证、试生产、发布、失效等阶段,其对应的BOM也有差异。


在制造领域,就有EBOM、MBOM、PBOM、SBOM等:


◉ EBOM是Engineering BOM,即工程BOM,体现了产品在工程上的结构。
◉ MBOM是Manufacturing BOM,即制造BOM,体现了产品在制造上的需求,如区分制造件和采购件。
◉ PBOM是Process BOM,即工艺BOM,将MBOM进一步细分到作业单元和设备,以及对应的工艺参数等,对应的系统有PTC Windchill MPMLink。
◉ SBOM是Software BOM,即软件BOM,是需要在出厂前烧录入各控制单元的软件清单,对应的系统有PTC Integrity。


目前在国内汽车行业,应用最多的PLM系统是PTC Windchill和Siemans Teamcenter。Windchill成立于美国,1998年被PTC收购并发布4.0版本,之后大约一两年发布一个大的版本。而Teamcenter的故事大有不同:


◉ Teamcenter的前身UGS,最初是United Computing公司的CAM产品,名为UNIAPT, 包含部分PLM功能,于1969年成立于美国加州。
◉ 1976年,麦道公司收购United Computing。
◉ 1991年,EDS公司收购麦道公司的系统集成组,包括United Computing,并将相关产品命名为Unigraphics Solutions。
◉ 2001年,EDS公司收购SDRC公司,组成Unigraphics PLM Solutions事业部。EDS的IMAN合并SDRC的Metaphase,更名为Teamcenter。
◉ 2007年,Siemens收购EDS,并将其PLM产品更名为Siemens PLM software。

之后,Siemens又陆续收购了Innotec、Vistagy、Elan、IBS等公司,以扩展其PLM产品线。


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图片来源:西门子官网


我们可以看到,Windchill是一个典型的美国软件公司的产品,而Teamcenter脱胎于CAM,是一系列各自发展的多个产品的组合,其面向不同行业有不同的解决方案。



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PLC和OPC


PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)是现代工业控制的核心。下面简单介绍一下PLC的发展历程:

1968年,通用汽车公司招标新式设备,用于取代传统继电器,以提升产线调整、设备检修时的效率。1969年Modicon公司交付了其第一件PLC产品,并于1979年发布了Modbus通信协议。Modicon后来成为施耐德公司旗下PLC品牌。

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Modicon第一件PLC产品,图源施耐德电气


此外,Allen-Bradley公司也参与了PLC的早期发展,其PLC后来成为罗克韦尔旗下AB PLC。

除了Modbus外,PLC流行的通信协议还有Profibus和Profinet。Profibus在1987年由德国西门子等公司及机构所推动,Profinet继承自Profibus,并于2002年发布Profinet CBA标准。

接下面简单介绍一下OPC。OPC是PLC与IT系统通信的桥梁,将PLC处理的数据转变成IT系统能够直接使用的变量。OPC有两个发展阶段:
◉ 阶段1是OPC DA,OPC代指OLE for Process Control。
◉ 阶段2是OPC UA,OPC代指Open Platform Communications。

其中,OPC DA基于微软的OLE(对象链接与嵌入)、COM(组件)、DCOM(分布式组件)开发,于1996年发布最初版本。所以说,在工控领域,微软Windows是真正的生产力工具。

西门子等PLC大厂都有自己的OPC产品,但是现在最流行的是Kepware公司的通用OPC Server,其兼容大多数主流型号的PLC。Kepware于1995年成立,于2016年被PTC公司收购。