Industrijski kontroleri: prošlost, sadašnjost i budućnost
Od pojave programabilnih logičkih kontrolera (PLC), različiti automatizacijski kontroleri su migrirali u industrijske aplikacije, uključujući programabilne automatizacijske kontrolere (PAC) i današnje rubne programabilne industrijske kontrolere (EPIC). Povećana konkurencija među vodećim dobavljačima kontrolera jer korisnici imaju više izbora u smislu troškova, otiska, ulazno/izlazne (I/O) gustine, kompatibilnosti sabirnice polja, komunikacija, mogućnosti programiranja i brzine obrade.
Za tržište je raznolikost često korisna, ali može biti i frustrirajuća za inženjere i krajnje korisnike. Odabir kontrolne platforme je dugoročna investicija sa povezanim troškovima kao što su obuka i ugovori o podršci. Kreatori politike žele da dobiju vrijednost svog novca za novac koji su uložili.
Ali prije nego što izrazimo podršku ovom pitanju, pogledajmo kako se industrija razvija. Koja je pokretačka snaga trenda razvoja različitih upravljačkih rješenja? Kako ovi trendovi sada funkcionišu? Kako će korisnici ulagati u automatizaciju u budućnosti kako bi osigurali uspjeh?
Način evolucije industrijskih kontrolera
Proučavanje napretka u oblasti automatizacije i kontrole u proteklih nekoliko decenija može jasno videti kako neke iteracije specifičnih tehnologija pokreću razvoj novih I/O i kontrolnih funkcija.
Na primjer, kada su razvijeni prvi I/O sistemi, oprema za kontrolu polja i senzori također se oslanjala na elektromagnetne i pneumatske komponente koje su bile ograničene fizičkim svojstvima koja su utjecala na njihov vijek trajanja. Kompaktne niskonaponske komponente kao što su solid state releji tjeraju korisnike da traže više opcija za integraciju I/O direktno u svoje sisteme. To je dovelo do pojave prvog modularnog I/O-a, a istovremeno su elektronske kompanije uvele visokotehnološko računarstvo u mainstream. Osetljiva elektronika u ovim sistemima zahteva eksterni I/O za interakciju sa stvarnim svetom. Ovo je prvi I/O stalak koji se može serijski adresirati, koji je alternativa I/O baziranim na rackovima u PLC-ovima.
Od namjenskih, nezavisnih I/O uređaja do modularnih I/O, do bus I/O, sve odražava koncept multipleksiranja u industrijskoj kontroli. Kontrolne platforme nove generacije uključuju ugrađena kola za obradu ulaza/izlaza. Moduli su prošireni sa 1 I/O kanala na 32 kanala, a sada imaju I/O ugrađene u PLC-ove i druge pojedinačne uređaje. U nekim slučajevima, uz odgovarajuću konfiguraciju, svaki I/O kanal može prihvatiti niz različitih tipova signala.
Ovaj model pokazuje kako se inovacija širi kroz industriju: tokom vremena, pojedinačne inovacije postaju modularne, udružuju se s drugim tehnologijama, a zatim se ugrađuju u te tehnologije, postajući dio novog ciklusa inovacija.
Za PLC-ove i PAC-ove, ovaj način pruža manje kontrolere i I/O module. Veća računarska snaga se postiže "po kvadratnom inču" jer su funkcije matematičkog i programskog procesora integrisane direktno u kontrolne ploče i druge uređaje kao što su I/O, predajnici i mrežni gateway. Tokom vremena, isti obrazac se odražava u migraciji novog ugrađenog komunikacijskog interfejsa i standarda protokola na kontrolere.
Fuzija različitih tehnologija
Trend međusobne integracije isprepleten je sa ciklusom integracije, a tehnološke inovacije izvan tržišta industrijske kontrole postepeno su ušle u kontroler. Gledajući historiju bus I/O, možete vidjeti kako je ovaj trend doveo do razvoja novih funkcija kontrolera.
Od serijske magistrale I/O, postoje paralelne I/O sabirnice i druga rješenja koja omogućavaju mini i mikroračunarima interakciju sa I/O. Ovo je takođe inspirisalo ideju razvoja samostalnog I/O komunikacionog procesora, koji odvaja I/O od računara, omogućavajući svakom računaru sa komunikacijskim portom da komunicira sa njim.
Kako su se I/O moduli i procesori poboljšali, rani hibridni kontroleri su također pružali mogućnosti obrade analognog signala koje su u to vrijeme bile dostupne samo u distribuiranim kontrolnim sistemima (DCS). Pošto prvobitna svrha lestvičastih logičkih programa (programski jezik PLC) nije bila rukovanje analognim formatima podataka, to je dovelo do stvaranja novog programskog jezika za hibridne kontrolere.
Tada su jeftine alternative za IBM PC počele da preplavljuju tržište. Pošto je PC primarna kontrolna funkcija hibridnog sistema, pojavila se zabrinutost u pogledu pouzdanosti. Za dobavljača je bilo značajno da razvije industrijski ojačanu alternativu koja kombinuje I/O, umrežavanje i programske komponente ranijih hibridnih rešenja u jedan sistem koji će kasnije postati PAC sistem. PAC koristi isti procesor kao i PC i može pružiti skup funkcija koji ispunjava nišu između jeftine, PLC-bazirane diskretne kontrole i skupe, DCS-bazirane kontrole procesa.
Inovacije u visokotehnološkim preduzećima i tržištu personalnih računara donijele su mogućnosti za razvoj industrijske kontrole. Ovaj trend počinje da se ubrzava sa sve većom konvergencijom domena operativne tehnologije (OT) i informacione tehnologije (IT). Uzmimo, na primjer, val mobilnih rješenja koji se pojavio posljednjih godina. To se također odražava u nastojanju da se podrže veliki podaci, analitika oblaka i strojno učenje, tehnologije rođene izvan područja industrijske automatizacije.
Kontroleri otporni na budućnost
Kako se nastavlja trend ka dubljoj integraciji tehnologije, većoj konvergenciji između industrija i većoj povezanosti između uređaja i sistema, šta će nam donijeti kontrolori budućnosti?
Kako bi se inženjeri trebali odabrati kako bi se osiguralo da mogu držati korak s tehnološkim trendovima i pomoći kompanijama da ostvare najviše novca za svoj novac? Sljedeća 3 prijedloga mogu pomoći proizvođačima da odaberu pravu tehnologiju upravljanja kako bi postigli svoje ciljeve.
1 Fokusirajte se na dizajn, a ne na funkciju
Znajući da će se tehnologija vremenom poboljšati i postati čvršće integrirana i ugrađena, neophodno je dati prioritet ulaganjima u kontrolne sisteme koji se ne mogu mijenjati lako ili brzo. Inženjeri treba da naglase arhitekturu kontrolnog sistema, a ne neke od današnjih karakteristika koje upadaju u oči.
2 Potražite eksterne inovacije
Ako inženjeri dizajniraju sisteme koji se vremenom mogu razvijati kako bi držali korak s digitalnom transformacijom, smanjujući održavanje i preradu, to može impresionirati krajnje korisnike, koji će zapamtiti da tehnologija koja određuje budućnost često dolazi izvan industrije.
3. Budite otvorenog uma
Borba za tržišni udio vlasničke tehnologije ometa inovacije, dok podrška otvorenim standardima otvara mogućnosti svima. Povezivost je jedna od ciljnih metrika industrije 4.0, a kako se povezanost povećava, inženjeri moraju ulagati u tehnologije koje stvaraju mogućnosti da različiti sistemi rade zajedno.