Tööstuslikud kontrollerid: minevik, olevik ja tulevik
Alates programmeeritavate loogikakontrollerite (PLC) tulekust on mitmesugused automaatikakontrollerid migreerunud tööstuslikesse rakendustesse, sealhulgas programmeeritavad automaatikakontrollerid (PAC) ja tänapäevased programmeeritavad tööstuskontrollerid (EPIC). Suurenenud konkurents juhtivate kontrollerite tarnijate vahel, kuna kasutajatel on rohkem valikuvõimalusi kulude, jalajälje, sisendi/väljundi (I/O) tiheduse, väljasiini ühilduvuse, side, programmeerimisvõimaluste ja töötlemiskiiruse osas.
Turu jaoks on mitmekesisus sageli kasulik, kuid see võib olla ka inseneridele ja lõppkasutajatele masendav. Juhtplatvormi valimine on pikaajaline investeering koos kaasnevate kuludega, nagu koolitus- ja tugilepingud. Poliitikakujundajad tahavad investeeritud raha eest oma raha teenida.
Kuid enne probleemile toetuse avaldamist vaadakem, kuidas tööstus areneb. Mis on erinevate juhtimislahenduste arengutrendi liikumapanev jõud? Kuidas need trendid praegu töötavad? Kuidas kasutajad edu tagamiseks tulevikus automatiseerimisse investeerivad?
Tööstuslike kontrollerite evolutsioonirežiim
Viimastel aastakümnetel automatiseerimise ja juhtimise valdkonnas tehtud edusammude uurimine võib selgelt näha, kuidas teatud tehnoloogiate iteratsioonid soodustavad uute I/O- ja juhtimisfunktsioonide väljatöötamist.
Näiteks esimeste sisend-väljundsüsteemide väljatöötamisel toetusid väljajuhtimis- ja andurseadmed elektromagnetilistele ja pneumaatilistele komponentidele, mida piirasid nende kasutusiga mõjutanud füüsikalised omadused. Kompaktsed madalpingekomponendid, nagu pooljuhtreleed, sunnivad kasutajaid nõudma rohkem võimalusi sisend- ja väljundväljundite integreerimiseks otse oma süsteemidesse. See tõi kaasa esimese modulaarse I/O tekkimise ja samal ajal tõid elektroonikaettevõtted kõrgtehnoloogilise andmetöötluse peavoolu. Nende süsteemide tundlik elektroonika vajab reaalse maailmaga suhtlemiseks välist sisendit/väljundit. See on esimene jadaadresseeritav I/O-rack, mis on alternatiiv PLC-des rackipõhisele I/O-le.
Alates spetsiaalsetest sõltumatutest sisend-/väljundseadmetest kuni modulaarse sisend-/väljundi ja siini sisendi/väljundini – kõik peegeldavad tööstusliku juhtimise multipleksimise kontseptsiooni. Järgmise põlvkonna juhtimisplatvormidel on sisseehitatud I/O töötlemisskeem. Moodulid on laienenud 1 I/O kanalilt 32 kanalile ning nüüd on I/O sisse ehitatud PLC-desse ja muudesse üksikutesse seadmetesse. Mõnel juhul võib iga sisend-/väljundkanal õige konfiguratsiooni korral vastu võtta erinevaid signaalitüüpe.
See mudel näitab, kuidas innovatsioon levib kogu tööstusharus: aja jooksul muutuvad üksikud uuendused modulaarseks, tehes koostööd teiste tehnoloogiatega ja seejärel integreeritakse nendesse tehnoloogiatesse, saades osaks uuest innovatsioonitsüklist.
PLC-de ja PAC-ide jaoks pakub see režiim väiksemaid kontrollereid ja I/O-mooduleid. Suurem arvutusvõimsus saavutatakse "ruuttolli kohta", kuna matemaatika- ja programmeerimisprotsessori funktsioonid on integreeritud otse juhtpaneelidesse ja muudesse seadmetesse, nagu I/O, saatjad ja võrgulüüsid. Aja jooksul kajastub sama muster uute manustatud sideliidese ja protokollistandardite migratsioonis kontrolleritele.
Erinevate tehnoloogiate liitmine
Vastastikuse integratsiooni suund on põimunud integratsioonitsükliga ja tehnoloogiline innovatsioon väljaspool tööstusliku kontrolli turgu on järk-järgult sisenenud kontrollerisse. Siini I/O ajalugu vaadates on näha, kuidas see trend on viinud uute kontrolleri funktsioonide väljatöötamiseni.
Jadasiini I/O-st on paralleelsed I/O siinid ja muud lahendused, mis võimaldavad mini- ja mikroarvutitel I/O-ga suhelda. See inspireeris ka idee töötada välja iseseisev I/O-kommunikatsiooniprotsessor, mis eraldab sisend- ja väljundi arvutist, võimaldades sellega suhelda igal sidepordiga arvutil.
I/O moodulite ja protsessorite täiustamisel pakkusid varased hübriidkontrollerid ka analoogsignaali töötlemise võimalusi, mis olid tol ajal saadaval ainult hajutatud juhtimissüsteemides (DCS). Kuna redelloogikaprogrammide (PLC programmeerimiskeel) algne eesmärk ei olnud käsitleda analoogseid andmevorminguid, viis see hübriidkontrollerite jaoks uue programmeerimiskeele loomiseni.
Seejärel hakkasid turgu ujutama IBM PC-le odavad alternatiivid. Kuna personaalarvuti on hübriidsüsteemi peamine juhtimisfunktsioon, on tekkinud usaldusväärsuse probleemid. Tarnija jaoks oli oluline töötada välja tööstusharuga karastatud alternatiiv, mis ühendas varasemate hübriidlahenduste I/O-, võrgu- ja programmeerimiskomponendid üheks süsteemiks, millest saaks hiljem PAC-süsteem. PAC kasutab sama protsessorit kui arvuti ja võib pakkuda funktsioonide komplekti, mis täidab niši odava PLC-põhise diskreetse juhtimise ja kalli DCS-põhise protsessijuhtimise vahel.
Uuendused kõrgtehnoloogilistes ettevõtetes ja personaalarvutite turul on toonud võimalusi tööstusliku juhtimise arendamiseks. See suundumus hakkab kiirenema koos operatiivtehnoloogia (OT) ja infotehnoloogia (IT) valdkondade lähenemisega. Võtame näiteks viimastel aastatel esile kerkinud mobiililahenduste laine. See kajastub ka tõuke toetada suurandmeid, pilvanalüütikat ja masinõpet, tehnoloogiaid, mis on sündinud väljaspool tööstusautomaatika valdkonda.
Tulevikukindlad kontrollerid
Mida tuleviku kontrollerid meile toovad, kuna jätkub suundumus sügavamale tehnoloogia integratsioonile, tööstusharude suuremale lähenemisele ning seadmete ja süsteemide suuremale ühenduvusele?
Kuidas tuleks valida insenere, et nad suudaksid tehnoloogiatrendidega sammu pidada ja aitaksid ettevõtetel oma raha eest võimalikult palju kasu saada? Järgmised 3 soovitust võivad aidata tootjatel valida oma eesmärkide saavutamiseks õige juhtimistehnoloogia.
1 Keskenduge pigem disainile kui funktsioonile
Teades, et tehnoloogia aja jooksul paraneb ning muutub tihedamalt integreerituks ja põimituks, on vaja seada esikohale investeeringud juhtimissüsteemidesse, mida ei saa lihtsalt ega kiiresti muutuda. Insenerid peavad rõhutama juhtimissüsteemi arhitektuuri, mitte mõnda tänapäeva pilkupüüdvat funktsiooni.
2. Otsige välist uuendust
Kui insenerid kavandavad süsteeme, mis võivad aja jooksul areneda, et pidada sammu digitaalse transformatsiooniga, vähendades hooldust ja ümbertööd, võib see avaldada muljet lõppkasutajatele, kes mäletavad, et tulevikku määrav tehnoloogia pärineb sageli väljastpoolt tööstust .
3. Hoia avatud meel
Võitlus patenteeritud tehnoloogia turuosa pärast takistab innovatsiooni, samas kui avatud standardite toetamine avab võimalused kõigile. Ühenduvus on üks tööstusharu 4 sihtmõõdikuid.{1}} ja ühenduvuse suurenedes peavad insenerid investeerima tehnoloogiatesse, mis loovad erinevate süsteemide koostöövõimalusi.