С момента появления программируемых логических контроллеров (ПЛК) в промышленные приложения были перенесены различные контроллеры автоматизации, включая программируемые контроллеры автоматизации (PAC) и современные программируемые промышленные контроллеры (EPIC). У пользователей появляется больше возможностей выбора с точки зрения стоимости, занимаемой площади, плотности ввода-вывода (I/O), совместимости с полевой шиной, средств связи, возможностей программирования и скорости обработки, а конкуренция среди ведущих поставщиков контроллеров усилилась.
Для рынка разнообразие зачастую выгодно, но оно также может разочаровать инженеров и конечных пользователей. Выбор конкретной платформы управления – это долгосрочная-инвестиция, сопровождающаяся соответствующими расходами, такими как контракты на обучение и поддержку. Лица, принимающие решения, хотят оправдать свои деньги.
Но прежде чем высказывать поддержку этой проблеме, стоит взглянуть на то, как развивается отрасль. Каковы движущие силы различных тенденций в области решений для управления? Как эти тенденции проявляются в настоящее время? Как пользователи могут инвестировать в автоматизацию в будущем, чтобы добиться успеха?
Эволюционные закономерности промышленных контроллеров
Анализируя достижения в области автоматизации и управления за последние несколько десятилетий, становится ясно, как ряд конкретных технологических итераций способствовал разработке новых функций ввода-вывода и управления.
Например, когда были разработаны первые системы ввода-вывода, устройства управления полем и датчики также полагались на электромагнитные и пневматические компоненты, физические свойства которых ограничивали их долговечность. Компактные низковольтные компоненты-, такие как полупроводниковые-реле, привели к необходимости предоставить пользователям больше возможностей для интеграции ввода-вывода непосредственно в свои системы. Это привело к появлению первых модульных устройств ввода-вывода, в то время как компании-производители электроники вводили высокотехнологичные вычисления в массовое производство. Чувствительная электроника в этих системах требовала внешнего ввода-вывода для взаимодействия с реальным миром. Это была первая стойка ввода-вывода с последовательной адресацией, которая представляла собой альтернативу стоечному вводу-выводу в ПЛК.
Переход от выделенных-автономных устройств ввода-вывода к модульному вводу-выводу, а затем к шинному вводу-выводу иллюстрирует концепцию повторного использования в промышленном управлении. Платформы управления следующего-поколения включают встроенные схемы обработки ввода-вывода. Количество модулей увеличилось с 1 канала ввода-вывода до 32, и теперь ввод-вывод встроен в ПЛК и другие монолитные устройства. В некоторых случаях при правильной настройке каждый канал ввода-вывода может принимать различные типы сигналов.
Эта модель демонстрирует, как инновации распространяются по отрасли: со временем отдельные инновации становятся модульными, работают с другими технологиями, а затем внедряются в эти технологии как часть нового инновационного цикла.
Для ПЛК и PAC эта модель предоставляет контроллеры меньшего размера и модули ввода-вывода. Поскольку математические и программные функции процессора интегрированы непосредственно в плату управления и другие устройства, такие как устройства ввода-вывода, передатчики и сетевые шлюзы, «на квадратный дюйм» реализуется большая вычислительная мощность. Со временем та же закономерность отражается в переносе на контроллер новых встроенных интерфейсов связи и стандартов протоколов.
Взаимоконвергенция различных технологий
Тенденция к меж-конвергенции переплетается с интеграционным циклом, и технологические инновации за пределами рынка промышленного управления постепенно проникают в контроллеры. Взгляд на историю ввода-вывода по шине показывает, как эта тенденция привела к разработке новых функций контроллера.
Начиная с последовательной шины ввода-вывода, расширенных параллельных шин ввода-вывода и других решений, которые позволяли мини- и микро-компьютерам взаимодействовать с вводом-выводом. Это также вдохновило на идею разработки-автономных коммуникационных процессоров ввода-вывода, которые отделяли ввод-вывод от компьютера и позволяли любому компьютеру, имеющему коммуникационный порт, взаимодействовать с ним.
По мере совершенствования модулей и процессоров ввода-вывода ранние гибридные контроллеры также могли обеспечивать аналоговую обработку сигналов, которая в то время была доступна только в распределенных системах управления (DCS). Поскольку программы лестничной логики (язык программирования ПЛК) изначально не предназначались для обработки аналоговых форматов данных, это привело к созданию новых языков программирования для гибридных контроллеров.
Затем рынок начали наводнять недорогие-альтернативы IBM PC. Поскольку ПК является основной функцией управления гибридной системой, это вызывает опасения по поводу надежности. Для поставщиков было важно разработать-расширенные отраслевые альтернативы, которые объединяли компоненты ввода-вывода, сети и программирования более ранних гибридных решений в единую систему, которая стала известна как система PAC. PAC использовал тот же процессор, что и ПК, и мог предоставить набор функций, который заполнил пробел между недорогим-высоким уровнем дискретного управления-на основе ПЛК и нишевый рынок высоко-затратных систем управления процессами на основе РСУ-.
Инновации в-высокотехнологичных компаниях и на рынке ПК открыли возможности для промышленного контроля. Эта тенденция начинает ускоряться вместе с растущей конвергенцией между областями операционных технологий (ОТ) и информационных технологий (ИТ). Примером может служить волна мобильных решений, возникшая в последние годы. Это также отражается в стремлении к большим данным, облачной аналитике и поддержке машинного обучения — технологиям, рожденным за пределами сектора промышленной автоматизации.
Контроллеры будущего
Что принесет нам контроллер будущего, поскольку тенденция к все более глубокой интеграции технологий, большей конвергенции между отраслями и большей связности между устройствами и системами?
Как инженерам следует делать свой выбор, чтобы оставаться в курсе технологических тенденций и максимизировать выгоды для своих организаций? Вот 3 совета, которые помогут производственным организациям выбрать правильную технологию управления для достижения своих целей.
1. Сосредоточьтесь на дизайне, а не на функции
Понимая, что технологии будут продолжать совершенствоваться с течением времени, становясь более тесно интегрированными и внедренными, необходимо уделять первоочередное внимание инвестициям в системы управления, которые невозможно изменить легко или быстро. Инженерам необходимо акцентировать внимание на архитектуре системы управления, а не на некоторых привлекательных-особенностях сегодняшнего дня.
2. Ищите внешние инновации
Если инженеры разрабатывают системы, которые развиваются с течением времени и могут идти в ногу с цифровой трансформацией, что, в свою очередь, снижает необходимость в обслуживании и доработке, это произведет впечатление на конечных пользователей, которые будут помнить, что технологии, определяющие будущее, обычно приходят из-за пределов отрасли.
3. Сохраняйте непредвзятость
Хотя борьба за долю рынка запатентованных технологий препятствует инновациям, поддержка открытых стандартов открывает безграничные возможности для каждого. Возможность подключения является одним из целевых показателей для Индустрии 4.0, и по мере расширения возможностей подключения инженерам необходимо инвестировать в технологии, которые могут создать возможности для совместной работы различных систем.