З моменту появи програмованих логічних контролерів (PLC) різноманітні контролери автоматизації перейшли до промислових застосувань, включаючи програмовані контролери автоматизації (PAC) і сучасні програмовані промислові контролери (EPIC). Користувачі мають більше можливостей щодо вартості, займаної площі, щільності вводу/виводу (I/O), сумісності з польовою шиною, комунікацій, можливостей програмування та швидкості обробки, а конкуренція серед провідних постачальників контролерів посилилася.
Для ринку різноманітність часто корисна, але вона також може розчаровувати інженерів і кінцевих користувачів. Вибір конкретної платформи керування є довгостроковою інвестицією-з пов’язаними витратами, такими як контракти на навчання та підтримку. Особи, які приймають рішення, хочуть отримувати свої гроші.
Але перш ніж висловлювати підтримку цьому питанню, варто поглянути на те, як розвивається галузь. Які рушійні сили стоять за різними тенденціями рішень для керування? Як ці тенденції розвиваються зараз? Як користувачі можуть інвестувати в автоматизацію в майбутньому, щоб забезпечити успіх?
Еволюційні моделі промислових контролерів
Вивчаючи досягнення в автоматизації та управлінні за останні кілька десятиліть, можна чітко побачити, як низка конкретних технологічних ітерацій сприяла розробці нових функцій введення-виведення та керування.
Наприклад, коли були розроблені перші системи вводу/виводу, пристрої керування полем і датчики також покладалися на електромагнітні та пневматичні компоненти, які були обмежені фізичними властивостями, які могли поставити під загрозу їх довговічність. Компактні низьковольтні-компоненти, такі як твердотільні-реле, викликали у користувачів потребу в додаткових можливостях для інтеграції вводу/виводу безпосередньо у свої системи. Це призвело до появи першого модульного вводу-виводу, у той самий час, коли електронні компанії впроваджували високо-обчислювальні технології в мейнстрім. Чутлива електроніка в цих системах потребувала зовнішнього вводу-виводу для взаємодії з реальним світом. Це була перша стійка вводу-виводу з послідовною адресацією, яка була альтернативою вводу-виводу на основі стійки-в ПЛК.
Перехід від виділених-окремих пристроїв вводу-виводу до модульного вводу-виводу та шинного вводу-виводу є прикладом концепції повторного використання в промисловому контролі. Платформи керування наступного-покоління включають вбудовану схему обробки вводу/виводу. Модулі розширено з 1 каналу вводу/виводу до 32 каналів, тепер вони мають вбудовані вводи/виводи в ПЛК та інші монолітні пристрої. У деяких випадках за належної конфігурації кожен канал вводу/виводу може приймати різні типи сигналів.
Ця модель демонструє, як інновації поширюються в галузі: з часом окремі інновації стають модульними, працюють з іншими технологіями, а потім стають вбудованими в ці технології як частину нового інноваційного циклу.
Для ПЛК і PAC ця модель забезпечує менші контролери та модулі введення/виведення. Оскільки функції математичних і програмних процесорів інтегровані безпосередньо в плату керування та інші пристрої, такі як введення/виведення, передавачі та мережеві шлюзи, реалізується більша обчислювальна потужність «на квадратний дюйм». Згодом та ж модель відображається в міграції нових вбудованих комунікаційних інтерфейсів і стандартів протоколів до контролера.
Взаємоконвергенція різних технологій
Тенденція до взаємо-конвергенції переплітається з інтеграційним циклом, і технологічні інновації з-за меж ринку промислового керування поступово прокладають собі шлях до контролерів. Погляд на історію шинного введення-виведення показує, як ця тенденція призвела до розробки нових функцій контролера.
Від послідовної шини вводу-виводу, розширених паралельних шин вводу-виводу та інших рішень, які дозволяли міні- та мікро-комп’ютерам взаємодіяти з вводом-виводом. Це також надихнуло на ідею розробки-окремих комунікаційних процесорів вводу-виводу, які відокремлювали введення-виведення від комп’ютера та дозволяли будь-якому комп’ютеру з комунікаційним портом взаємодіяти з ним.
У міру вдосконалення модулів вводу-виводу та процесорів ранні гібридні контролери також могли забезпечувати обробку аналогового сигналу, яка на той час була доступна лише в розподілених системах керування (DCS). Оскільки програми сходової логіки (мова програмування ПЛК) спочатку не були призначені для обробки аналогових форматів даних, це призвело до створення нових мов програмування для гібридних контролерів.
Потім ринок почали наповнювати-недорогі альтернативи IBM PC. Оскільки ПК є основною функцією керування гібридною системою, це викликає занепокоєння щодо надійності. Для постачальників було важливо розробити галузеві-покращені альтернативи, які об’єднували компоненти вводу-виводу, мережі та програмування попередніх гібридних рішень в єдину систему, яка стала відомою як система PAC. PAC використовував той самий процесор, що й ПК, і міг надати набір функцій, який заповнив прогалину між недорогим-вартісним дискретним керуванням-на основі ПЛК та висока-вартість, DCS-на основі ніші ринку керування процесами.
Інновації у високо-технологічних компаніях і на ринку ПК відкрили можливості для промислового контролю. Ця тенденція починає прискорюватися разом зі збільшенням конвергенції між сферами операційних технологій (OT) та інформаційних технологій (IT). Прикладом може бути хвиля мобільних рішень, яка виникла в останні роки. Це також відображено в прагненні до великих даних, хмарної аналітики та підтримки машинного навчання, технологій, народжених поза сектором промислової автоматизації.
Контролери майбутнього
Оскільки тенденція до все більш глибокої інтеграції технологій, більшої конвергенції між галузями та більшого зв’язку між пристроями та системами продовжує розвиватися, що принесе нам контролер майбутнього?
Як інженерам робити свій вибір, щоб бути в курсі технологічних тенденцій і допомагати максимізувати переваги для своїх організацій? Ось 3 поради, які допоможуть виробничим організаціям вибрати правильну технологію контролю для досягнення своїх цілей.
1. Зосередьтеся на дизайні, а не на функції
Розуміючи, що технології продовжуватимуть удосконалюватися з часом, стаючи більш тісно інтегрованими та вбудованими, необхідно визначити пріоритетність інвестицій у системи керування, які неможливо змінити легко чи швидко. Інженерам потрібно наголошувати на архітектурі системи керування, а не на деяких особливостях,-що привертають увагу.
2. Шукайте зовнішні інновації
Якщо інженери розробляють системи, які розвиваються з часом і можуть йти в ногу з цифровою трансформацією, що, у свою чергу, скорочує технічне обслуговування та переробку, це вразить кінцевих користувачів, які пам’ятають, що технологія, яка визначає майбутнє, зазвичай походить із-за меж галузі.
3. Будьте відкритими
У той час як боротьба за частку ринку власних технологій перешкоджає інноваціям, підтримка відкритих стандартів відкриває безмежні можливості для кожного. Підключення є одним із цільових показників для Industry 4.0, і в міру того, як зв’язок зростає, інженерам потрібно інвестувати в технології, які створюють можливості для спільної роботи різних систем.