Индустриални контролери: минало, настояще и бъдеще
След появата на програмируемите логически контролери (PLC), различни контролери за автоматизация мигрираха в промишлени приложения, включително програмируеми контролери за автоматизация (PAC) и съвременните програмируеми индустриални контролери (EPIC). Повишена конкуренция сред водещите доставчици на контролери, тъй като потребителите имат по-голям избор по отношение на цена, отпечатък, плътност на входа/изхода (I/O), съвместимост на fieldbus, комуникации, възможности за програмиране и скорост на обработка.
За пазара многообразието често е полезно, но може да бъде и разочароващо за инженерите и крайните потребители. Изборът на платформа за управление е дългосрочна инвестиция със свързани разходи като обучение и договори за поддръжка. Политиците искат да получат стойността на парите си за парите, които са вложили.
Но преди да изразим подкрепа за проблема, нека да разгледаме как се развива индустрията. Каква е движещата сила зад тенденцията на развитие на различни решения за управление? Как работят тези тенденции сега? Как потребителите ще инвестират в автоматизация в бъдеще, за да гарантират успех?
Режим на развитие на индустриалните контролери
Проучването на напредъка в областта на автоматизацията и контрола през последните няколко десетилетия може ясно да види как някои итерации на специфични технологии стимулират развитието на нови I/O и контролни функции.
Например, когато са разработени първите I/O системи, оборудването за управление на полето и сензорното оборудване също разчита на електромагнитни и пневматични компоненти, които са ограничени от физически свойства, които влияят на полезния им живот. Компактните нисковолтови компоненти като твърдотелни релета карат потребителите да изискват повече възможности за интегриране на I/O директно в техните системи. Това доведе до появата на първия модулен I/O и в същото време компаниите за електроника внесоха високотехнологичните изчисления в мейнстрийма. Чувствителната електроника в тези системи изисква външен I/O, за да взаимодейства с реалния свят. Това е първият серийно адресируем I/O шкаф, който е алтернатива на базирания на шкаф I/O в PLC.
От специализирани, независими I/O устройства до модулни I/O, до bus I/O, всички отразяват концепцията за мултиплексиране в промишленото управление. Платформите за управление от следващо поколение включват вградена схема за I/O обработка. Модулите са разширени от 1 I/O канал до 32 канала и сега имат I/O, вградени в PLC и други единични устройства. В някои случаи, с правилна конфигурация, всеки входно-изходен канал може да приеме множество различни типове сигнали.
Този модел показва как иновациите се разпространяват в индустрията: с течение на времето отделните иновации стават модулни, партнират си с други технологии и след това се вграждат в тези технологии, превръщайки се в част от нов цикъл на иновации.
За PLC и PAC този режим осигурява по-малки контролери и I/O модули. Постига се по-голяма изчислителна мощност "на квадратен инч", тъй като функциите на процесора за математика и програмиране са интегрирани директно в контролни платки и други устройства като I/O, предаватели и мрежови шлюзове. С течение на времето същият модел се отразява в миграцията на нови вградени комуникационни интерфейси и стандарти за протоколи към контролерите.
Сливане на различни технологии
Тенденцията на взаимна интеграция е преплетена с интеграционния цикъл и технологичните иновации извън пазара на промишлено управление постепенно навлязоха в контролера. Разглеждайки историята на I/O на шината, можете да видите как тази тенденция е довела до разработването на нови функции на контролера.
От I/O на серийната шина има паралелни I/O шини и други решения, които позволяват на мини и микрокомпютри да взаимодействат с I/O. Това също вдъхнови идеята за разработване на самостоятелен I/O комуникационен процесор, който отделя I/O от компютъра, позволявайки на всеки компютър с комуникационен порт да взаимодейства с него.
Тъй като I/O модулите и процесорите се подобряваха, ранните хибридни контролери също предоставяха възможности за обработка на аналогови сигнали, които бяха налични само в разпределени системи за управление (DCS) по това време. Тъй като първоначалната цел на програмите със стълбищна логика (език за програмиране на PLC) не беше да обработват аналогови формати на данни, това доведе до създаването на нов език за програмиране за хибридни контролери.
Тогава евтините алтернативи на IBM PC започнаха да наводняват пазара. Тъй като компютърът е основната контролна функция на хибридната система, възникнаха опасения относно надеждността. За доставчика беше важно да разработи затвърдена в индустрията алтернатива, която комбинира I/O, мрежови и програмни компоненти на по-ранни хибридни решения в една система, която по-късно ще стане PAC система. PAC използва същия процесор като PC и може да предостави набор от функции, който запълва нишата между евтино, PLC-базирано дискретно управление и скъпо, DCS-базирано управление на процеси.
Иновациите във високотехнологичните предприятия и пазара на персонални компютри донесоха възможности за развитие на индустриалния контрол. Тази тенденция започва да се ускорява с нарастващото сближаване на областите на оперативните технологии (OT) и информационните технологии (IT). Вземете например вълната от мобилни решения, която се появи през последните години. Това се отразява и в стремежа да се поддържат големи данни, облачен анализ и машинно обучение, технологии, родени извън сферата на индустриалната автоматизация.
Контролери за бъдещето
С продължаването на тенденцията към по-дълбока технологична интеграция, по-голяма конвергенция между индустриите и по-голяма свързаност между устройства и системи, какво ще ни донесат контролерите на бъдещето?
Как трябва да бъдат избрани инженерите, за да се гарантира, че могат да бъдат в крак с технологичните тенденции и да помогнат на бизнеса да получи най-доброто за парите си? Следните 3 предложения могат да помогнат на производителите да изберат правилната технология за управление, за да постигнат целите си.
1 Съсредоточете се върху дизайна, а не върху функцията
Знаейки, че технологията ще се подобри с времето и ще стане по-тясно интегрирана и внедрена, е необходимо да се даде приоритет на инвестициите в системи за контрол, които не могат да се променят лесно или бързо. Инженерите трябва да наблегнат на архитектурата на системата за управление, а не на някои от днешните хващащи окото функции.
2 Търсете външни иновации
Ако инженерите проектират системи, които могат да се развиват с течение на времето, за да бъдат в крак с цифровата трансформация, намалявайки поддръжката и преработката, това може да впечатли крайните потребители, които ще помнят, че технологията, която определя бъдещето, често идва извън индустрията.
3. Бъдете с отворен ум
Битката за пазарен дял на собствени технологии възпрепятства иновациите, докато подкрепата за отворени стандарти отваря възможности за всички. Свързаността е един от целевите показатели на Industry 4.0 и с нарастването на свързаността инженерите трябва да инвестират в технологии, които създават възможности за различни системи да работят заедно.