Industrielle kontrollere: fortid, nåtid og fremtid
Siden bruken av programmerbare logiske kontrollere (PLC), har forskjellige automatiseringskontrollere migrert til industrielle applikasjoner, inkludert programmerbare automatiseringskontrollere (PAC) og dagens kantprogrammerbare industrielle kontrollere (EPIC). Økt konkurranse blant ledende kontrollereleverandører ettersom brukerne har flere valgmuligheter når det gjelder kostnader, fotavtrykk, input/output (I/O) tetthet, feltbusskompatibilitet, kommunikasjon, programmeringsevner og prosesseringshastighet.
For markedet er mangfold ofte gunstig, men det kan også være frustrerende for ingeniører og sluttbrukere. Å velge kontrollplattform er en langsiktig investering med tilhørende kostnader som opplæring og støttekontrakter. Politikere ønsker å få valuta for pengene de legger inn.
Men før vi uttrykker støtte til problemet, la oss ta en titt på hvordan industrien utvikler seg. Hva er drivkraften bak utviklingstrenden av ulike kontrollløsninger? Hvordan fungerer disse trendene nå? Hvordan vil brukerne investere i automatisering i fremtiden for å sikre suksess?
Evolusjonsmodus for industrielle kontrollere
Ved å studere fremgangen innen automatisering og kontroll over de siste tiårene kan du tydelig se hvordan noen iterasjoner av spesifikke teknologier driver utviklingen av nye I/O- og kontrollfunksjoner.
For eksempel, da de første I/O-systemene ble utviklet, var feltkontroll- og sensorutstyr også avhengig av elektromagnetiske og pneumatiske komponenter som var begrenset av fysiske egenskaper som påvirket deres levetid. Kompakte lavspentkomponenter som solid state-releer får brukere til å kreve flere alternativer for å integrere I/O direkte i systemene sine. Dette førte til fremveksten av den første modulære I/O, og samtidig brakte elektronikkselskaper høyteknologisk databehandling inn i mainstream. Den sensitive elektronikken i disse systemene krever ekstern I/O for å samhandle med den virkelige verden. Dette er det første serielt adresserbare I/O-racket, som er et alternativ til rack-basert I/O i PLS-er.
Fra dedikerte, uavhengige I/O-enheter til modulær I/O, til buss I/O, reflekterer alle konseptet med multipleksing i industriell kontroll. Neste generasjons kontrollplattformer har innebygde I/O-behandlingskretser. Modulene har utvidet seg fra 1 I/O-kanal til 32 kanaler, og har nå I/O innebygd i PLS-er og andre enkeltenheter. I noen tilfeller, med riktig konfigurasjon, kan hver I/O-kanal godta en rekke forskjellige signaltyper.
Denne modellen viser hvordan innovasjon sprer seg over industrien: over tid blir individuelle innovasjoner modulære, samarbeider med andre teknologier og blir deretter integrert i disse teknologiene, og blir en del av en ny innovasjonssyklus.
For PLS-er og PAC-er gir denne modusen mindre kontrollere og I/O-moduler. Større datakraft oppnås "per kvadrattomme" ettersom matematikk- og programmeringsprosessorfunksjoner er integrert direkte i kontrollkort og andre enheter som I/O, sendere og nettverksporter. Over tid gjenspeiles det samme mønsteret i migreringen av nye innebygde kommunikasjonsgrensesnitt og protokollstandarder til kontrollere.
Fusjon av forskjellige teknologier
Trenden med gjensidig integrasjon er sammenvevd med integrasjonssyklusen, og teknologisk innovasjon utenfor det industrielle kontrollmarkedet har gradvis kommet inn i kontrolleren. Når du ser på historien til buss I/O, kan du se hvordan denne trenden har ført til utviklingen av nye kontrollerfunksjoner.
Fra seriebuss I/O finnes det parallelle I/O-busser og andre løsninger som lar mini- og mikrodatamaskiner samhandle med I/O. Dette inspirerte også ideen om å utvikle en frittstående I/O-kommunikasjonsprosessor, som skiller I/O fra datamaskinen, slik at enhver datamaskin med en kommunikasjonsport kan samhandle med den.
Etter hvert som I/O-moduler og prosessorer ble forbedret, ga tidlige hybridkontrollere også analoge signalbehandlingsmuligheter som kun var tilgjengelige i distribuerte kontrollsystemer (DCS) på den tiden. Siden det opprinnelige formålet med ladder logic-programmer (et PLS-programmeringsspråk) ikke var å håndtere analoge dataformater, førte dette til opprettelsen av et nytt programmeringsspråk for hybridkontrollere.
Så begynte lavkostalternativer til IBM-PCen å oversvømme markedet. Siden PC-en er den primære kontrollfunksjonen til hybridsystemet, har pålitelighetsproblemer oppstått. Det var viktig for leverandøren å utvikle et industriherdet alternativ som kombinerte I/O-, nettverks- og programmeringskomponentene til tidligere hybridløsninger til et enkelt system som senere skulle bli et PAC-system. En PAC bruker samme prosessor som en PC og kan gi et funksjonssett som fyller en nisje mellom lavkost, PLS-basert diskret kontroll og høykost, DCS-basert prosesskontroll.
Innovasjoner i høyteknologiske bedrifter og PC-markedet har gitt muligheter for utvikling av industriell kontroll. Denne trenden begynner å akselerere med den økende konvergensen av domenene operasjonsteknologi (OT) og informasjonsteknologi (IT). Ta for eksempel bølgen av mobile løsninger som har dukket opp de siste årene. Det gjenspeiles også i pressen for å støtte big data, skyanalyse og maskinlæring, teknologier født utenfor industriell automatisering.
Fremtidssikre kontrollere
Når trenden mot dypere teknologiintegrasjon, større konvergens mellom bransjer og større tilkobling mellom enheter og systemer fortsetter, hva vil fremtidens kontrollere bringe oss?
Hvordan bør ingeniører velges for å sikre at de kan følge med på teknologitrender og hjelpe bedrifter med å få mest mulig igjen for pengene? Følgende 3 forslag kan hjelpe produsenter med å velge riktig kontrollteknologi for å nå sine mål.
1 Fokuser på design fremfor funksjon
Vel vitende om at teknologi vil forbedres over tid og bli tettere integrert og integrert, er det nødvendig å prioritere investeringer i kontrollsystemer som ikke kan endres enkelt eller raskt. Ingeniører må legge vekt på arkitekturen til kontrollsystemet, ikke noen av dagens iøynefallende funksjoner.
2 Se etter ekstern innovasjon
Hvis ingeniører designer systemer som kan utvikle seg over tid for å holde tritt med digital transformasjon, redusere vedlikehold og omarbeiding, kan det imponere sluttbrukere, som vil huske at teknologien som bestemmer fremtiden ofte kommer utenfor bransjen.
3. Hold et åpent sinn
Kampen om proprietære teknologimarkedsandeler hindrer innovasjon, mens støtte for åpne standarder åpner for muligheter for alle. Tilkobling er en av målberegningene for Industry 4.0, og etter hvert som tilkoblingen øker, må ingeniører investere i teknologier som skaper muligheter for ulike systemer til å fungere sammen.