Βιομηχανικοί Ελεγκτές: Παρελθόν, Παρόν και Μέλλον
Από την εμφάνιση των προγραμματιζόμενων λογικών ελεγκτών (PLC), διάφοροι ελεγκτές αυτοματισμού έχουν μεταναστεύσει σε βιομηχανικές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων των προγραμματιζόμενων ελεγκτών αυτοματισμού (PAC) και των σημερινών προγραμματιζόμενων βιομηχανικών ελεγκτών αιχμής (EPIC). Αυξημένος ανταγωνισμός μεταξύ κορυφαίων προμηθευτών ελεγκτών, καθώς οι χρήστες έχουν περισσότερες επιλογές όσον αφορά το κόστος, το αποτύπωμα, την πυκνότητα εισόδου/εξόδου (I/O), τη συμβατότητα fieldbus, τις επικοινωνίες, τις δυνατότητες προγραμματισμού και την ταχύτητα επεξεργασίας.
Για την αγορά, η ποικιλομορφία είναι συχνά ευεργετική, αλλά μπορεί επίσης να είναι απογοητευτική για τους μηχανικούς και τους τελικούς χρήστες. Η επιλογή μιας πλατφόρμας ελέγχου είναι μια μακροπρόθεσμη επένδυση με σχετικό κόστος, όπως συμβάσεις εκπαίδευσης και υποστήριξης. Οι υπεύθυνοι χάραξης πολιτικής θέλουν να πάρουν την αξία των χρημάτων τους για τα χρήματα που βάζουν.
Αλλά πριν εκφράσουμε την υποστήριξη για το θέμα, ας ρίξουμε μια ματιά στο πώς αναπτύσσεται ο κλάδος. Ποια είναι η κινητήρια δύναμη πίσω από την τάση ανάπτυξης διαφορετικών λύσεων ελέγχου; Πώς λειτουργούν τώρα αυτές οι τάσεις; Πώς θα επενδύσουν οι χρήστες στον αυτοματισμό στο μέλλον για να εξασφαλίσουν επιτυχία;
Evolution Mode βιομηχανικών ελεγκτών
Η μελέτη της προόδου στον τομέα του αυτοματισμού και του ελέγχου τις τελευταίες δεκαετίες μπορεί να δει ξεκάθαρα πώς ορισμένες επαναλήψεις συγκεκριμένων τεχνολογιών οδηγούν την ανάπτυξη νέων λειτουργιών I/O και ελέγχου.
Για παράδειγμα, όταν αναπτύχθηκαν τα πρώτα συστήματα I/O, ο εξοπλισμός ελέγχου πεδίου και ανίχνευσης βασιζόταν επίσης σε ηλεκτρομαγνητικά και πνευματικά εξαρτήματα που περιορίζονταν από φυσικές ιδιότητες που επηρέαζαν την ωφέλιμη ζωή τους. Τα συμπαγή εξαρτήματα χαμηλής τάσης, όπως τα ρελέ στερεάς κατάστασης, οδηγούν τους χρήστες να απαιτούν περισσότερες επιλογές για την ενσωμάτωση I/O απευθείας στα συστήματά τους. Αυτό οδήγησε στην εμφάνιση του πρώτου αρθρωτού I/O, και την ίδια στιγμή, οι εταιρείες ηλεκτρονικών έφεραν στην επικρατούσα τάση τους υπολογιστές υψηλής τεχνολογίας. Τα ευαίσθητα ηλεκτρονικά σε αυτά τα συστήματα απαιτούν εξωτερικό I/O για να αλληλεπιδράσουν με τον πραγματικό κόσμο. Αυτό είναι το πρώτο σειριακά διευθυνσιοδοτούμενο rack I/O, το οποίο είναι μια εναλλακτική λύση στο I/O που βασίζεται σε rack στα PLC.
Από αποκλειστικές, ανεξάρτητες συσκευές I/O έως αρθρωτές I/O, έως I/O διαύλου, όλα αντικατοπτρίζουν την έννοια της πολυπλεξίας στον βιομηχανικό έλεγχο. Οι πλατφόρμες ελέγχου επόμενης γενιάς ενσωματώνουν ενσωματωμένα κυκλώματα επεξεργασίας I/O. Οι μονάδες έχουν επεκταθεί από 1 κανάλι I/O σε 32 κανάλια και τώρα έχουν ενσωματωμένο I/O σε PLC και άλλες μεμονωμένες συσκευές. Σε ορισμένες περιπτώσεις, με τη σωστή διαμόρφωση, κάθε κανάλι I/O μπορεί να δεχτεί μια ποικιλία διαφορετικών τύπων σήματος.
Αυτό το μοντέλο δείχνει πώς η καινοτομία εξαπλώνεται σε ολόκληρο τον κλάδο: με την πάροδο του χρόνου, οι μεμονωμένες καινοτομίες γίνονται αρθρωτές, συνεργάζονται με άλλες τεχνολογίες και στη συνέχεια ενσωματώνονται σε αυτές τις τεχνολογίες, καθιστώντας μέρος ενός νέου κύκλου καινοτομίας.
Για PLC και PAC, αυτή η λειτουργία παρέχει μικρότερους ελεγκτές και μονάδες I/O. Μεγαλύτερη υπολογιστική ισχύς επιτυγχάνεται «ανά τετραγωνική ίντσα», καθώς οι λειτουργίες του επεξεργαστή μαθηματικών και προγραμματισμού ενσωματώνονται απευθείας σε πίνακες ελέγχου και άλλες συσκευές, όπως I/O, πομπούς και πύλες δικτύου. Με την πάροδο του χρόνου, το ίδιο μοτίβο αντικατοπτρίζεται στη μετεγκατάσταση της νέας ενσωματωμένης διεπαφής επικοινωνίας και προτύπων πρωτοκόλλου στους ελεγκτές.
Συγχώνευση διαφορετικών τεχνολογιών
Η τάση της αμοιβαίας ολοκλήρωσης είναι συνυφασμένη με τον κύκλο ολοκλήρωσης και η τεχνολογική καινοτομία εκτός της αγοράς βιομηχανικού ελέγχου εισήλθε σταδιακά στον ελεγκτή. Κοιτάζοντας την ιστορία του διαύλου I/O, μπορείτε να δείτε πώς αυτή η τάση οδήγησε στην ανάπτυξη νέων λειτουργιών ελεγκτή.
Από το σειριακό δίαυλο I/O, υπάρχουν παράλληλοι δίαυλοι εισόδου/εξόδου και άλλες λύσεις που επιτρέπουν σε μίνι και μικροϋπολογιστές να αλληλεπιδρούν με το I/O. Αυτό ενέπνευσε επίσης την ιδέα της ανάπτυξης ενός αυτόνομου επεξεργαστή επικοινωνιών I/O, ο οποίος διαχωρίζει το I/O από τον υπολογιστή, επιτρέποντας σε οποιονδήποτε υπολογιστή με θύρα επικοινωνίας να αλληλεπιδρά μαζί του.
Καθώς οι μονάδες I/O και οι επεξεργαστές βελτιώθηκαν, οι πρώιμοι υβριδικοί ελεγκτές παρείχαν επίσης δυνατότητες επεξεργασίας αναλογικού σήματος που ήταν διαθέσιμες μόνο στα κατανεμημένα συστήματα ελέγχου (DCS) εκείνη την εποχή. Δεδομένου ότι ο αρχικός σκοπός των προγραμμάτων ladder logic (μια γλώσσα προγραμματισμού PLC) δεν ήταν ο χειρισμός αναλογικών μορφών δεδομένων, αυτό οδήγησε στη δημιουργία μιας νέας γλώσσας προγραμματισμού για υβριδικούς ελεγκτές.
Στη συνέχεια, εναλλακτικές λύσεις χαμηλού κόστους για τον υπολογιστή IBM άρχισαν να κατακλύζουν την αγορά. Δεδομένου ότι ο υπολογιστής είναι η κύρια λειτουργία ελέγχου του υβριδικού συστήματος, έχουν προκύψει προβλήματα αξιοπιστίας. Ήταν σημαντικό για τον προμηθευτή να αναπτύξει μια σκληραγωγημένη εναλλακτική λύση που συνδύαζε τα στοιχεία εισόδου/εξόδου, δικτύωσης και προγραμματισμού προηγούμενων υβριδικών λύσεων σε ένα ενιαίο σύστημα που αργότερα θα γινόταν σύστημα PAC. Ένα PAC χρησιμοποιεί τον ίδιο επεξεργαστή με έναν υπολογιστή και μπορεί να παρέχει ένα σύνολο χαρακτηριστικών που γεμίζει μια θέση μεταξύ του χαμηλού κόστους διακριτού ελέγχου που βασίζεται σε PLC και του υψηλού κόστους ελέγχου διαδικασίας που βασίζεται σε DCS.
Οι καινοτομίες στις επιχειρήσεις υψηλής τεχνολογίας και στην αγορά προσωπικών υπολογιστών έχουν φέρει ευκαιρίες για την ανάπτυξη του βιομηχανικού ελέγχου. Αυτή η τάση αρχίζει να επιταχύνεται με την αυξανόμενη σύγκλιση των τομέων επιχειρησιακής τεχνολογίας (OT) και τεχνολογίας πληροφοριών (IT). Πάρτε, για παράδειγμα, το κύμα λύσεων για κινητά που έχει εμφανιστεί τα τελευταία χρόνια. Αντικατοπτρίζεται επίσης στην ώθηση για υποστήριξη μεγάλων δεδομένων, cloud analytics και μηχανικής μάθησης, τεχνολογίες που γεννήθηκαν εκτός της σφαίρας του βιομηχανικού αυτοματισμού.
Μελλοντικοί ελεγκτές
Καθώς συνεχίζεται η τάση για βαθύτερη ενοποίηση τεχνολογίας, μεγαλύτερη σύγκλιση μεταξύ των βιομηχανιών και μεγαλύτερη συνδεσιμότητα μεταξύ συσκευών και συστημάτων, τι θα μας φέρουν οι ελεγκτές του μέλλοντος;
Πώς πρέπει να επιλέγονται οι μηχανικοί για να διασφαλίσουν ότι μπορούν να συμβαδίσουν με τις τάσεις της τεχνολογίας και να βοηθήσουν τις επιχειρήσεις να πάρουν το μέγιστο δυνατό κόστος; Οι ακόλουθες 3 προτάσεις μπορούν να βοηθήσουν τους κατασκευαστές να επιλέξουν τη σωστή τεχνολογία ελέγχου για να επιτύχουν τους στόχους τους.
1 Εστιάστε στον σχεδιασμό και όχι στη λειτουργία
Γνωρίζοντας ότι η τεχνολογία θα βελτιώνεται με την πάροδο του χρόνου και θα ενσωματωθεί και θα ενσωματωθεί πιο στενά, είναι απαραίτητο να δοθεί προτεραιότητα στις επενδύσεις σε συστήματα ελέγχου που δεν μπορούν να αλλάξουν εύκολα ή γρήγορα. Οι μηχανικοί πρέπει να δώσουν έμφαση στην αρχιτεκτονική του συστήματος ελέγχου και όχι σε ορισμένα από τα σημερινά εντυπωσιακά χαρακτηριστικά.
2 Αναζητήστε εξωτερική καινοτομία
Εάν οι μηχανικοί σχεδιάσουν συστήματα που μπορούν να εξελιχθούν με την πάροδο του χρόνου για να συμβαδίζουν με τον ψηφιακό μετασχηματισμό, μειώνοντας τη συντήρηση και την επανεξέταση, μπορεί να εντυπωσιάσει τους τελικούς χρήστες, οι οποίοι θα θυμούνται ότι η τεχνολογία που καθορίζει το μέλλον συχνά προέρχεται από έξω από τη βιομηχανία.
3. Κράτα ανοιχτό μυαλό
Η μάχη για ιδιόκτητο μερίδιο αγοράς τεχνολογίας εμποδίζει την καινοτομία, ενώ η υποστήριξη για ανοιχτά πρότυπα ανοίγει δυνατότητες για όλους. Η συνδεσιμότητα είναι μια από τις μετρήσεις-στόχους του Industry 4.0 και καθώς αυξάνεται η συνδεσιμότητα, οι μηχανικοί πρέπει να επενδύσουν σε τεχνολογίες που δημιουργούν ευκαιρίες για ανόμοια συστήματα να συνεργάζονται.