自动化中的服务导向架构

　　在商务信息技术中，服务导向架构(SOA)通过利用开放式的可重复使用的服务提高了灵活性和相互操作性。如今，这个概念也被应用于自动化领域(SOA-AT)，显示出巨大的发展潜能。

　　服务导向架构的概念是几年来信息技术领域的一个既定要素并主要用于业务流程。从一开始，SOA便是软件架构的一个抽象概念，作为可重复使用的开放式服务，它代表不同的方法或应用，并以这种方式实现平台无关的使用和重复使用。

　　为了将SOA的理念应用于工业自动化技术中，工厂控制系统中的所有控制功能必须囊括为服务。在自动化金字塔的较高层，SOA-IT中只有纯软件构件。而在较低层，服务不是纯软件功能，而是代表了执行实际技术流程的机电一体化功能性。为了能够直接影响技术流程，这些服务能对机电一体化构件的物理状态产生作用。与纯软件服务不同的是，这里服务执行的位置以及技术系统的当前状态起到很重要的作用。众所周知的SOA准则建议，要让服务使用不受内部状态的影响，最好是无状态实施。但机电一体化构件可以有一种物理状态，比如说气瓶的当前位置，而这能对生产流程产生相关影响。为了准确界定一种服务，硬件描述和位置的准确指示以及软件功能范围的描述都是必不可少的。表一列举了SOA-IT和SOA-AT之间的差异。

　　由于这些差异，自动化SOA应用从根本上有异于传统的SOA应用程序。首先，一般条件和要求完全不同于传统业务流程的SOA应用，以致于在实现最佳实施的同时要系统地支持SOA在自动化中的应用则需要其他的程序、方法和技术。

　　SOA-AT的定义与优点

　　在这里，我们称之为SOA-AT的自动化 SOA的特定方式，明确了在工业工厂环境中自动化SOA的应用概念框架。其基础理念是根据服务导向架构的范式开发综合控制架构。这种服务导向架构有以下特征：使用标准化通信接口和协议以及机电一体功能和控制功能的封装。在这一点上，作为技术流程接口的现场设备的基本功能称为基本服务，可以编配到控制程序更高次服务中并通过其标准服务接口进行调用。图一所示为服务导向控制架构的示例。所有构件之间的通信通过服务调用实现。

　　由于服务描述的标准化接口以及标准化通信协议的使用，服务可以进行跨层调用，大大简化了自动化构件的垂直整合。通过这种方式，当更换或增加构件时整合工作就可以大大减少。此外，由于控制逻辑不再通过处理I/O信号实施，且可以通过使用服务提升至更抽象的水平，控制编程从根本上发生了改变。这样，便有可能实现控制项目规划独立于硬件，从而大大提升了规划和重新配置流程的灵活性，将编程工作减到最少并确保控制程序更高的可重复使用性。而前提是除了能充分支持服务导向的优势的适当的规划方法，还需要有独立于各自制造商的仅基于构件功能性的通用服务规范。

　　示范

　　图二所示的示范用于评估SOA-AT开发方面的概念。示例产生流程物件填充构成，紧接着是质量检查。借助于RFID标签(射频识别标签)，精确的订单数据直接存储在产品上，而不是存储在中央数据库中。原始设计的硬件和软件配置得以加强，从而所有设备都有了服务网关，而网关就是服务实施的地方。微型控制器用于现场设备的服务扩展，而中央PLC(可编程逻辑控制器)被工业个人计算机所替代。微型控制器通过以太网连接至个人计算机，并建立到变频器、RFID读写设备、感应传感器和超声波传感器、摄像头及其他现场设备之间的连接。在这种情况下，现场设备和微型控制器的连接是分别产生和实施的，取决于现场设备本身的接口(Profi - bus、 I/O信号、RS232等)。

　　评估与展望

　　SOA-AT的概念是在工业工厂环境中系统规划和实施服务导向自动化系统的基础。时下，为了支持和确立SOA-AT的应用，需要制定相应的方法和准则，而重点在于对服务的最佳定义，服务取决于无状态、松耦合、可重复利用性、唯一性等特性。为了得到用户的认可接受，协 调 新 旧 技 术，需 要 逐 步 推 行 SOA-AT。

　　如今，服务导向技术的实施通常需要大量的工作，因此，除了有效的在产服务导向架构设置和处理工具，还需要有用于生产流程特别编配的标准流程描述语言、跨厂家语义设备和计算机支持规划和试运以及生产设备运行的系统模型。