卓越源于創新——創新的SIGMATEK DIAS
2004/8/3 17:51:00
目前，在控制類產品中，兩大主力控制器PLC和基于PC的控制器既相互競爭又呈融合之勢，傳統的PLC正在不斷PC化：更加開放、更強的數據處理能力、更大的存儲空間和豐富的模塊技術等，這就意味著新型PLC可以更多地采用PC技術，以適應大中型應用的復雜需求，如PID控制、運動控制等，與此同時，PLC的通信聯網能力也在不斷加強。可以說，PLC已經不再是“孤島”控制器，而逐漸成為構建各種系統的控制平臺。
SIGMATEK，一個在國內工控領域還不算知名的名字，它來自于奧地利，它帶來的DIAS（分布式自動化系統）恰恰詮釋了PLC的以上發展趨勢。為此，中國工控網采訪了SIGMATEK在中國的合作伙伴上海鼎茂興控制技術有限公司總經理姚井忠先生。
中國工控網：請問SIGMATEK是怎樣的一家公司？其DIAS嚴格地說是一套基于PLC的控制系統解決方案，而不是傳統意義上的獨立PLC，請問它與傳統PLC有什么區別？其特點是什么？
姚井忠先生：SIGMATEK由2位決心對自動化系統進行大力改革的工程師Theodor Kusejko 和Andreas Melkus于1988年創立于奧地利的薩爾斯堡。目前在中國、法國、德國、希臘、印度、印度尼西亞、意大利、荷蘭、瑞典、塞爾維亞、西班牙、瑞士、烏克蘭以及美國都有銷售服務分支機構。目前在中國的合作伙伴是上海鼎茂興控制技術有限公司，負責在中國范圍內的本地化科研、市場宣傳、產品銷售、項目開發以及技術支持、售后服務等工作。
盡管Sigamtek是一家年輕的公司，但是通過以技術創新為動力，周到的服務為基礎仍然贏得了眾多客戶的青睞。目前Sigamtek仍然將大多數的收入繼續投入到新產品的研發上，不斷地豐富產品線，努力提高產品的性能和易用度。
Sigamtek有一句口號：“Powered by Innovation”（卓越源于創新）。Sigamtek希望秉承這一創新的理念，為客戶創造更多的價值。
DIAS系統是Sigamtek GmbH & Co. KG自行設計開發并制造的全新概念的可編程控制產品。英文名稱是DIstributed Automation System，中文解釋為分布式自動化系統，縮寫就是DIAS。最初DIAS只是指Sigmatek公司的PLC類產品，現在已經成為了一種產品的概念，包括DIAS標準型和C-DIAS緊湊型PLC。同時以分布式自動化系統這個名字所命名的DIAS總線也是貫穿了整個Sigamtek公司的產品線。
目前來說，Sigamtek的DIAS產品在應用場合上與中檔或者中高檔PLC相類似，且主要適合應用于需要多軸伺服系統聯動，以及需要多點溫度PID控制的場合。當然在今后也會開發出更加適合于過程控制場合的產品，不過這是后話。
從目前實際使用的情況上來看，其實Sigmatek DIAS系列產品與普通PLC沒有什么不同，但是從其內在來看卻早已同傳統意義上的PLC有了巨大的革新。
中國工控網：和傳統PLC的專用CPU不同，Sigmatek的控制器采用了Intel的X86系列處理器，這與現行的PC-BASED PLC相似，但其軟件平臺采用的是Sigmatek的LASAL。請問，與傳統的PLC和基于PC的控制器相比，這種獨特的架構有何特點？
姚井忠先生：如前所述，DIAS產品適合于運動和溫度控制的場合，那么我們就來看一下為什么會有這樣的評價。
眾所周知，現在普遍的PLC的處理器都是為順序控制優化設計的專用芯片，可以說在一般開關量的處理速度上已經達到很高的層次了。但是當今的PLC越來越多地應用于運動控制和溫度控制這些需要浮點運算的領域，那么傳統架構的PLC便有些力不從心了。
而Intel的X86系列處理器則在浮點運算和并行處理等方面有著得天獨厚的優勢。這一點從日益增多的SoftCNC、SoftPLC和PC-Based PLC產品就可以看出來。這些都說明在需要大量高速復雜運算的場合，物美價廉的X86處理器已經被現在的自動化行業所接受。但是一般的基于PC的CNC、PLC應用大多是運行在Microsoft Windows的操作系統平臺上，那么就會多少產生一些問題。一個是Windows系統天生就不是非常穩定的平臺，周期性系統崩潰和病毒都會時常困擾使用者，這一點在對穩定性要求異常苛刻的工控行業始終是不能完全接受的。再者，Windows平臺需要消耗大量的系統資源，那么就要求在硬件上處理能力需非常強大，所以成本必然上升。
所以，Sigmatek公司推出了新概念的解決方案，采用專門設計的操作系統：LASAL OS來代替一般PC-Based產品上的Windows，一來系統穩定性大大提高，而且不會被電腦病毒所困擾。再者，省去了不需要的功能，使系統大幅度瘦身，整個操作系統僅有300K左右，最大的也只需一張普通軟盤就能裝下。這樣一來整個系統僅需要使用i386EX 64MHz的處理器便可以達計算能力要求，同時外形比SoftPLC更為小巧，和普通PLC模塊沒什么差別。而更為重要的是X86處理器能夠同LASAL OS協同工作，達到多任務處理這一重要功能。
簡單說來就是通過OS自動地動態調度不同級別任務所占有的系統資源(如圖)。對于類似于伺服控制這類實時任務(Realtime)系統會給出最多的資源，而其他象普通開關量之類的任務則可以分配成普通循環任務(Cyclic)甚至背景任務，從而大大提高了CPU的效率。這一點便是和傳統PLC循環掃描、按順序處理的性質最大的區別。因此，這塊看起來象是古老的i386芯片才能做到不僅能夠完成多軸插補的伺服控制，而且也能執行幾十路的溫度PID調節，最大能夠擴展到一萬點以上，完全能滿足當今中檔PLC的功能需求。
另外一點要說明的就是Sigmatek IPC所運行一樣是LASAL OS，而不是Windows。所以可以把Sigamtek的IPC看作是主頻提高幾倍之后的PLC CPU，而其實際的處理能力就可想而知了。Sigamtek最新的配有2GHz處理器的IPC能夠輕而易舉地完成幾十甚至上百軸的伺服聯動。這都是得益于高效的LASAL系統。
除了硬件方面的創新特點之外，Sigamtek的LASAL項目開發軟件也有獨到之處。LASAL 是一套全新的項目開發軟件, 用于為所有的 SIGMATEK 硬件編寫程序。這套軟件提供了現代自動化技術的所有最新功能。通過全新的編程方式能夠激發工程師的創造性, 同時也能夠將開發周期大大縮短。LASAL通過對機械不同部分的模擬, 可以讓機械的設計和開發的過程更加簡單和易于理解。
LASAL 能夠讓項目的開發更快和更簡單。這套工具具有以下的特點:
(1) 客戶端Client – 服務器端Server架構。作為整個程序的基礎，簡單明了地表現出了各個函數之間以及各個項目結構之間的關系；
(2) 全圖形化的項目編輯器。內置了所有模塊的外觀，可以在線觀看模塊狀態，更直觀更方便；
(3) 面向對象的開發環境。借用了商用PC軟件開發平臺的主流概念，方便了對項目整體的把握；
(4) 支持多種語言的在線調試工具。棄了普通PLC使用的梯形圖Ladder語言，采用符合IEC61131-3標準的ST結構文本作為默認的主要變成語言，同時還支持C語言和匯編語言；
(5) 符合IEC 61131-3 標準。這意味著能夠為未來的主流開發環境留有必要的升級基礎。；
(6) 可變的項目結構。以讓工程師自己根據機械或者流水線的結構自行進行邏輯上的有機劃分，從而加強了從宏觀上對程序的把握；
(7) 統一的數據庫結構；LASAL中包含的PLC程序遍及器和人機界面程序設計工具共享一個中央數據庫，方便了數據的交換；
(8) 內置標準的功能庫。內置了現成的伺服、溫控、數據庫、文件存儲以及微積分函數等功能模塊，可以方便用戶編快速寫出高效的復雜程序。同時所有源代碼都對用戶開放，有利于激發用戶自己的創造性；
(9) 分散化的項目結構。可以讓機械的設計和開發的過程更加簡單和易于理解；
(10) 具備豐富的在線幫助功能。
中國工控網：PLC廠家在原來CPU模板上提供物理層RS232/422/485接口的基礎上，逐漸增加了各種通訊接口，而且提供完整的通訊網絡。如羅克韋爾公司主推的三層網絡結構體系，即EtherNet、ControlNet、DeviceNet，西門子公司在Profibus-DP及Profibus-FMS網絡等。在Sigmatek的DIAS中，DIAS總線是貫穿所有硬件的現場總線，與串口或者其它的總線方式相比，DIAS總線有何優勢？
姚井忠先生：目前流行的現場總線有很多種，各有優勢。Sigmatek倡導的DIAS總線是一種串行總線，傳輸速度11M，定位于中等規模的應用場合。之所以這樣定義DIAS總線,是因為Sigmatek并沒有將自己的產品主要定位于過程控制領域，而是主要專注于加工類機械和流水線的制造行業。所以DIAS總線在4個方面與一般的現場總線不同：
(1) 使用了可中斷技術。這一點類似于PC機的中斷。即當在總線中某個硬件上出現一個高級別的任務呼叫，那么可以進行總線的瞬間中斷，為高級別的任務傳輸讓路。這個中斷的響應和執行時間是6微秒。
(2) 兼容所有的Sigmatek硬件。由于在成本上的有效控制，DIAS總線的控制核心整合為一個小指甲蓋大小的芯片。所以在將所有的Sigmatek硬件產品中都植入DIAS總線端口之后，其價格仍然在大多數的客戶能接受的范圍之內。這也使得Sigmatek的硬件之間的相互連接不僅能夠保持不變的高速度，同時可擴展性也變得更加強大，避免了以往產品需要擴展現場總線接口還需要額外采購硬件的煩惱。
(3) 無需軟件支持。得益于一開始的設計思路，DIAS總線使用的時候一般都無需進行設置。所有帶有DIAS接口的硬件只需插上電纜就可以正常通訊。不論是PLC的單獨模塊、人機界面還是IPC和伺服系統均統一在同一總線接口下。而且各個硬件之間的連接順序可以任意變動而無需更改任何程序或者設定，即使在講普通扁平電纜更換成光纖時也是一樣。
(4) 無偏差的實時傳輸。DIAS通過在總線上加入高速同步脈沖對每個硬件進行傳輸步調的統一，保證了任何硬件所產生的數據都是絕對沒有偏差或者延遲地與 CPU 進行時實的通訊。這一點特別是在進行多軸聯動的時候更加至關重要。
中國工控網：Sigmatek的自動化控制系統“全方位解決方案”包具體所指是什么？
姚井忠先生：SIGMATEK能提供
SIGMATEK，一個在國內工控領域還不算知名的名字，它來自于奧地利，它帶來的DIAS（分布式自動化系統）恰恰詮釋了PLC的以上發展趨勢。為此，中國工控網采訪了SIGMATEK在中國的合作伙伴上海鼎茂興控制技術有限公司總經理姚井忠先生。
中國工控網：請問SIGMATEK是怎樣的一家公司？其DIAS嚴格地說是一套基于PLC的控制系統解決方案，而不是傳統意義上的獨立PLC，請問它與傳統PLC有什么區別？其特點是什么？
姚井忠先生：SIGMATEK由2位決心對自動化系統進行大力改革的工程師Theodor Kusejko 和Andreas Melkus于1988年創立于奧地利的薩爾斯堡。目前在中國、法國、德國、希臘、印度、印度尼西亞、意大利、荷蘭、瑞典、塞爾維亞、西班牙、瑞士、烏克蘭以及美國都有銷售服務分支機構。目前在中國的合作伙伴是上海鼎茂興控制技術有限公司，負責在中國范圍內的本地化科研、市場宣傳、產品銷售、項目開發以及技術支持、售后服務等工作。
盡管Sigamtek是一家年輕的公司，但是通過以技術創新為動力，周到的服務為基礎仍然贏得了眾多客戶的青睞。目前Sigamtek仍然將大多數的收入繼續投入到新產品的研發上，不斷地豐富產品線，努力提高產品的性能和易用度。
Sigamtek有一句口號：“Powered by Innovation”（卓越源于創新）。Sigamtek希望秉承這一創新的理念，為客戶創造更多的價值。
DIAS系統是Sigamtek GmbH & Co. KG自行設計開發并制造的全新概念的可編程控制產品。英文名稱是DIstributed Automation System，中文解釋為分布式自動化系統，縮寫就是DIAS。最初DIAS只是指Sigmatek公司的PLC類產品，現在已經成為了一種產品的概念，包括DIAS標準型和C-DIAS緊湊型PLC。同時以分布式自動化系統這個名字所命名的DIAS總線也是貫穿了整個Sigamtek公司的產品線。
目前來說，Sigamtek的DIAS產品在應用場合上與中檔或者中高檔PLC相類似，且主要適合應用于需要多軸伺服系統聯動，以及需要多點溫度PID控制的場合。當然在今后也會開發出更加適合于過程控制場合的產品，不過這是后話。
從目前實際使用的情況上來看，其實Sigmatek DIAS系列產品與普通PLC沒有什么不同，但是從其內在來看卻早已同傳統意義上的PLC有了巨大的革新。
中國工控網：和傳統PLC的專用CPU不同，Sigmatek的控制器采用了Intel的X86系列處理器，這與現行的PC-BASED PLC相似，但其軟件平臺采用的是Sigmatek的LASAL。請問，與傳統的PLC和基于PC的控制器相比，這種獨特的架構有何特點？
姚井忠先生：如前所述，DIAS產品適合于運動和溫度控制的場合，那么我們就來看一下為什么會有這樣的評價。
眾所周知，現在普遍的PLC的處理器都是為順序控制優化設計的專用芯片，可以說在一般開關量的處理速度上已經達到很高的層次了。但是當今的PLC越來越多地應用于運動控制和溫度控制這些需要浮點運算的領域，那么傳統架構的PLC便有些力不從心了。
而Intel的X86系列處理器則在浮點運算和并行處理等方面有著得天獨厚的優勢。這一點從日益增多的SoftCNC、SoftPLC和PC-Based PLC產品就可以看出來。這些都說明在需要大量高速復雜運算的場合，物美價廉的X86處理器已經被現在的自動化行業所接受。但是一般的基于PC的CNC、PLC應用大多是運行在Microsoft Windows的操作系統平臺上，那么就會多少產生一些問題。一個是Windows系統天生就不是非常穩定的平臺，周期性系統崩潰和病毒都會時常困擾使用者，這一點在對穩定性要求異常苛刻的工控行業始終是不能完全接受的。再者，Windows平臺需要消耗大量的系統資源，那么就要求在硬件上處理能力需非常強大，所以成本必然上升。
所以，Sigmatek公司推出了新概念的解決方案，采用專門設計的操作系統：LASAL OS來代替一般PC-Based產品上的Windows，一來系統穩定性大大提高，而且不會被電腦病毒所困擾。再者，省去了不需要的功能，使系統大幅度瘦身，整個操作系統僅有300K左右，最大的也只需一張普通軟盤就能裝下。這樣一來整個系統僅需要使用i386EX 64MHz的處理器便可以達計算能力要求，同時外形比SoftPLC更為小巧，和普通PLC模塊沒什么差別。而更為重要的是X86處理器能夠同LASAL OS協同工作，達到多任務處理這一重要功能。
簡單說來就是通過OS自動地動態調度不同級別任務所占有的系統資源(如圖)。對于類似于伺服控制這類實時任務(Realtime)系統會給出最多的資源，而其他象普通開關量之類的任務則可以分配成普通循環任務(Cyclic)甚至背景任務，從而大大提高了CPU的效率。這一點便是和傳統PLC循環掃描、按順序處理的性質最大的區別。因此，這塊看起來象是古老的i386芯片才能做到不僅能夠完成多軸插補的伺服控制，而且也能執行幾十路的溫度PID調節，最大能夠擴展到一萬點以上，完全能滿足當今中檔PLC的功能需求。
另外一點要說明的就是Sigmatek IPC所運行一樣是LASAL OS，而不是Windows。所以可以把Sigamtek的IPC看作是主頻提高幾倍之后的PLC CPU，而其實際的處理能力就可想而知了。Sigamtek最新的配有2GHz處理器的IPC能夠輕而易舉地完成幾十甚至上百軸的伺服聯動。這都是得益于高效的LASAL系統。
除了硬件方面的創新特點之外，Sigamtek的LASAL項目開發軟件也有獨到之處。LASAL 是一套全新的項目開發軟件, 用于為所有的 SIGMATEK 硬件編寫程序。這套軟件提供了現代自動化技術的所有最新功能。通過全新的編程方式能夠激發工程師的創造性, 同時也能夠將開發周期大大縮短。LASAL通過對機械不同部分的模擬, 可以讓機械的設計和開發的過程更加簡單和易于理解。
LASAL 能夠讓項目的開發更快和更簡單。這套工具具有以下的特點:
(1) 客戶端Client – 服務器端Server架構。作為整個程序的基礎，簡單明了地表現出了各個函數之間以及各個項目結構之間的關系；
(2) 全圖形化的項目編輯器。內置了所有模塊的外觀，可以在線觀看模塊狀態，更直觀更方便；
(3) 面向對象的開發環境。借用了商用PC軟件開發平臺的主流概念，方便了對項目整體的把握；
(4) 支持多種語言的在線調試工具。棄了普通PLC使用的梯形圖Ladder語言，采用符合IEC61131-3標準的ST結構文本作為默認的主要變成語言，同時還支持C語言和匯編語言；
(5) 符合IEC 61131-3 標準。這意味著能夠為未來的主流開發環境留有必要的升級基礎。；
(6) 可變的項目結構。以讓工程師自己根據機械或者流水線的結構自行進行邏輯上的有機劃分，從而加強了從宏觀上對程序的把握；
(7) 統一的數據庫結構；LASAL中包含的PLC程序遍及器和人機界面程序設計工具共享一個中央數據庫，方便了數據的交換；
(8) 內置標準的功能庫。內置了現成的伺服、溫控、數據庫、文件存儲以及微積分函數等功能模塊，可以方便用戶編快速寫出高效的復雜程序。同時所有源代碼都對用戶開放，有利于激發用戶自己的創造性；
(9) 分散化的項目結構。可以讓機械的設計和開發的過程更加簡單和易于理解；
(10) 具備豐富的在線幫助功能。
中國工控網：PLC廠家在原來CPU模板上提供物理層RS232/422/485接口的基礎上，逐漸增加了各種通訊接口，而且提供完整的通訊網絡。如羅克韋爾公司主推的三層網絡結構體系，即EtherNet、ControlNet、DeviceNet，西門子公司在Profibus-DP及Profibus-FMS網絡等。在Sigmatek的DIAS中，DIAS總線是貫穿所有硬件的現場總線，與串口或者其它的總線方式相比，DIAS總線有何優勢？
姚井忠先生：目前流行的現場總線有很多種，各有優勢。Sigmatek倡導的DIAS總線是一種串行總線，傳輸速度11M，定位于中等規模的應用場合。之所以這樣定義DIAS總線,是因為Sigmatek并沒有將自己的產品主要定位于過程控制領域，而是主要專注于加工類機械和流水線的制造行業。所以DIAS總線在4個方面與一般的現場總線不同：
(1) 使用了可中斷技術。這一點類似于PC機的中斷。即當在總線中某個硬件上出現一個高級別的任務呼叫，那么可以進行總線的瞬間中斷，為高級別的任務傳輸讓路。這個中斷的響應和執行時間是6微秒。
(2) 兼容所有的Sigmatek硬件。由于在成本上的有效控制，DIAS總線的控制核心整合為一個小指甲蓋大小的芯片。所以在將所有的Sigmatek硬件產品中都植入DIAS總線端口之后，其價格仍然在大多數的客戶能接受的范圍之內。這也使得Sigmatek的硬件之間的相互連接不僅能夠保持不變的高速度，同時可擴展性也變得更加強大，避免了以往產品需要擴展現場總線接口還需要額外采購硬件的煩惱。
(3) 無需軟件支持。得益于一開始的設計思路，DIAS總線使用的時候一般都無需進行設置。所有帶有DIAS接口的硬件只需插上電纜就可以正常通訊。不論是PLC的單獨模塊、人機界面還是IPC和伺服系統均統一在同一總線接口下。而且各個硬件之間的連接順序可以任意變動而無需更改任何程序或者設定，即使在講普通扁平電纜更換成光纖時也是一樣。
(4) 無偏差的實時傳輸。DIAS通過在總線上加入高速同步脈沖對每個硬件進行傳輸步調的統一，保證了任何硬件所產生的數據都是絕對沒有偏差或者延遲地與 CPU 進行時實的通訊。這一點特別是在進行多軸聯動的時候更加至關重要。
中國工控網：Sigmatek的自動化控制系統“全方位解決方案”包具體所指是什么？
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