Ipari vezérlők: múlt, jelen és jövő
A programozható logikai vezérlők (PLC) megjelenése óta különféle automatizálási vezérlők kerültek át az ipari alkalmazásokba, beleértve a programozható automatizálási vezérlőket (PAC) és a mai élvonalbeli programozható ipari vezérlőket (EPIC). Fokozódik a verseny a vezető vezérlőszállítók között, mivel a felhasználóknak több választási lehetőségük van a költségek, a helyigény, a bemeneti/kimeneti (I/O) sűrűség, a terepibusz-kompatibilitás, a kommunikáció, a programozási képességek és a feldolgozási sebesség tekintetében.
A piac számára a sokszínűség gyakran előnyös, de frusztráló is lehet a mérnökök és a végfelhasználók számára. A vezérlőplatform kiválasztása hosszú távú befektetés, olyan járulékos költségekkel, mint a képzési és támogatási szerződések. A politikai döntéshozók azt akarják elérni, hogy a befektetett pénzük megtérüljön.
Mielőtt azonban támogatnánk a kérdést, nézzük meg, hogyan fejlődik az iparág. Mi a mozgatórugója a különböző szabályozási megoldások fejlődési trendjének? Hogyan működnek most ezek a trendek? Hogyan fognak a felhasználók a jövőben beruházni az automatizálásba a siker érdekében?
Az ipari vezérlők evolúciós módja
Az automatizálás és vezérlés területén az elmúlt néhány évtizedben elért előrehaladást tanulmányozva egyértelműen látható, hogy bizonyos technológiák egyes iterációi miként vezetik az új I/O és vezérlési funkciók fejlesztését.
Például az első I/O rendszerek kifejlesztésekor a térvezérlő és érzékelő berendezések elektromágneses és pneumatikus alkatrészekre is támaszkodtak, amelyeket korlátoztak a hasznos élettartamukat befolyásoló fizikai tulajdonságok. A kompakt kisfeszültségű alkatrészek, például a szilárdtestrelék arra késztetik a felhasználókat, hogy több lehetőséget igényeljenek az I/O közvetlen rendszerbe való integrálásához. Ez vezetett az első moduláris I/O megjelenéséhez, és ezzel egy időben az elektronikai cégek a csúcstechnológiás számítástechnikát a fősodorba hozták. Ezekben a rendszerekben az érzékeny elektronika külső I/O-t igényel, hogy kölcsönhatásba lépjen a való világgal. Ez az első sorosan címezhető I/O rack, amely a rack alapú I/O alternatívája a PLC-kben.
A dedikált, független I/O eszközöktől a moduláris I/O-ig és a busz I/O-ig minden az ipari vezérlés multiplexelési koncepcióját tükrözi. A következő generációs vezérlőplatformok beágyazott I/O feldolgozó áramkört tartalmaznak. A modulok 1 I/O csatornáról 32 csatornára bővültek, és immár a PLC-kbe és más egyedi eszközökbe is beépített I/O-val rendelkeznek. Bizonyos esetekben megfelelő konfigurációval minden I/O csatorna többféle jeltípus fogadására képes.
Ez a modell megmutatja, hogyan terjed az innováció az iparágon belül: idővel az egyes innovációk modulárissá válnak, partnerekké válnak más technológiákkal, majd beágyazódnak ezekbe a technológiákba, és egy új innovációs ciklus részévé válnak.
PLC-k és PAC-k esetén ez a mód kisebb vezérlőket és I/O modulokat biztosít. Nagyobb számítási teljesítmény érhető el "négyzethüvelykenként", mivel a matematikai és programozási processzorfunkciók közvetlenül a vezérlőkártyákba és más eszközökbe, például I/O-ba, adókba és hálózati átjárókba vannak integrálva. Idővel ugyanez a minta tükröződik az új beágyazott kommunikációs interfész és protokollszabványok vezérlőkre történő migrálásában is.
Különböző technológiák fúziója
A kölcsönös integráció trendje összefonódik az integrációs ciklussal, és az ipari vezérlési piacon kívüli technológiai innováció fokozatosan bekerült a vezérlőbe. Ha áttekintjük a busz I/O történetét, láthatjuk, hogy ez a tendencia hogyan vezetett új vezérlő funkciók kifejlesztéséhez.
A soros busz I/O-ból párhuzamos I/O-buszok és egyéb megoldások léteznek, amelyek lehetővé teszik a mini- és mikroszámítógépek számára az I/O-val való interakciót. Ez inspirálta egy önálló I/O kommunikációs processzor kifejlesztésének ötletét is, amely elválasztja az I/O-t a számítógéptől, lehetővé téve, hogy bármely kommunikációs porttal rendelkező számítógép együttműködjön vele.
Az I/O modulok és processzorok fejlődésével a korai hibrid vezérlők olyan analóg jelfeldolgozási képességeket is biztosítottak, amelyek akkoriban csak az elosztott vezérlőrendszerekben (DCS) voltak elérhetők. Mivel a ladder logikai programok (egy PLC programozási nyelv) eredeti célja nem az analóg adatformátumok kezelése volt, ez egy új programozási nyelv létrehozásához vezetett a hibrid vezérlők számára.
Ezután az IBM PC olcsó alternatívái kezdtek elárasztani a piacot. Mivel a PC a hibrid rendszer elsődleges vezérlési funkciója, megbízhatósági aggályok merültek fel. Jelentős volt a beszállító számára egy olyan iparágilag megerősített alternatíva kidolgozása, amely a korábbi hibrid megoldások I/O, hálózati és programozási összetevőit egyesítette egyetlen rendszerben, amelyből később PAC rendszer lesz. A PAC ugyanazt a processzort használja, mint a PC, és olyan szolgáltatáskészletet tud biztosítani, amely betölt egy rést az alacsony költségű, PLC-alapú diszkrét vezérlés és a magas költségű, DCS-alapú folyamatvezérlés között.
A high-tech vállalkozások innovációi és a személyi számítógépek piaca lehetőséget teremtett az ipari vezérlés fejlesztésére. Ez a tendencia az operatív technológia (OT) és az információtechnológia (IT) tartományok növekvő konvergenciájával kezd felgyorsulni. Vegyük például az elmúlt években felbukkanó mobilmegoldások hullámát. Ez tükröződik a big data, a felhőelemzés és a gépi tanulás támogatására irányuló törekvésben is, amelyek az ipari automatizáláson kívül született technológiák.
Jövőbiztos vezérlők
Mivel folytatódik a mélyebb technológiai integráció, az iparágak közötti nagyobb konvergencia, valamint az eszközök és rendszerek közötti nagyobb összekapcsolhatóság irányába mutató tendencia, mit hoznak nekünk a jövő vezérlői?
Hogyan kell kiválasztani a mérnököket, hogy lépést tudjanak tartani a technológiai trendekkel, és segítsenek a vállalkozásoknak a legtöbbet kihozni a pénzükből? A következő 3 javaslat segíthet a gyártóknak a megfelelő vezérlési technológia kiválasztásában céljaik eléréséhez.
1 Koncentráljon a dizájnra a funkció helyett
Annak tudatában, hogy a technológia idővel javulni fog, és egyre szorosabban integrálódik és beágyazódik, fontos előnyben részesíteni az olyan vezérlőrendszerekbe történő beruházásokat, amelyek nem változhatnak könnyen vagy gyorsan. A mérnököknek a vezérlőrendszer architektúráját kell hangsúlyozniuk, nem pedig a mai figyelemfelkeltő funkciók egy részét.
2 Keressen külső innovációt
Ha a mérnökök olyan rendszereket terveznek, amelyek idővel fejlődhetnek, hogy lépést tartsanak a digitális átalakulással, csökkentve a karbantartást és az utómunkálatokat, az lenyűgözheti a végfelhasználókat, akik emlékezni fognak arra, hogy a jövőt meghatározó technológia gyakran az iparágon kívülről érkezik.
3. Legyen nyitott
A szabadalmaztatott technológiai piaci részesedésért folytatott harc gátolja az innovációt, míg a nyílt szabványok támogatása mindenki számára lehetőségeket nyit meg. A kapcsolódás az Ipar 4 egyik célmutatója.0, és ahogy a kapcsolat növekszik, a mérnököknek be kell ruházniuk olyan technológiákba, amelyek lehetőséget teremtenek a különböző rendszerek együttműködésére.