Od zavedení programovatelných logických automatů (PLCS) migrovaly různé automatizační automaty do průmyslových aplikací, včetně PAC (Programmable Automation Controllers) a dnešních Edge Programmable Industrial Controllers (EPIC). Spotřebitelé mají více možností, pokud jde o náklady, půdorys, hustotu vstupu/výstupu (I/O), kompatibilitu s fieldbus, komunikaci, programovací schopnosti a rychlost zpracování a konkurence mezi předními dodavateli řídicích jednotek se zintenzivňuje.
Rozmanitost je často pro trh dobrá, ale může být také frustrující pro inženýry a koncové uživatele. Výběr řídicí platformy je dlouhodobá investice, která je spojena s souvisejícími náklady, jako jsou smlouvy na školení a podporu. Politici chtějí získat hodnotu za peníze.
Než se však k problému přihlásíme, podívejme se, jak toto odvětví rostlo. Co je hnací silou vývoje různých řídicích řešení? Jak se tyto trendy projevují nyní? Jak mohou uživatelé investovat do automatizace, aby zajistili úspěch v budoucnu?
Evoluční vzorce průmyslových regulátorů
Při pohledu na pokroky v automatizaci za posledních několik desetiletí je jasné, jak iterace konkrétních technologií vedly k vývoji nových I/O a řídicích schopností.
Například při vývoji prvního I/O systému se zařízení pro řízení a snímání pole spoléhalo také na elektromagnetické a pneumatické komponenty, které byly omezeny fyzikálními vlastnostmi a jejich životnost byla ohrožena. Kompaktní nízkonapěťové komponenty, jako jsou polovodičová relé, vedou uživatele k tomu, aby požadovali více možností pro integraci I/O přímo do jejich systémů. To vedlo ke vzniku prvního modulárního I/O ve stejné době, kdy elektronické společnosti přinesly high-tech výpočetní techniku do hlavního proudu. Citlivá elektronika v těchto systémech vyžaduje externí I/O pro interakci s reálným světem. Jednalo se o první sériově adresovatelný I/O rack, alternativu k rack-based I/O v PLCS.
Od vyhrazených nezávislých I/O zařízení po modulární I/O a poté až po sběrnicové I/O, všechna ztělesňují koncept opětovného použití v průmyslovém řízení. Řídicí platformy nové generace obsahují vestavěné obvody pro zpracování I/O. Modul se rozšířil z 1 I/O kanálu na 32 kanálů a nyní je I/O zabudován do PLC a dalších monomerních zařízení. V některých případech může při správné konfiguraci každý I/O kanál přijímat různé typy signálů.
Tento model demonstruje, jak se inovace šíří napříč průmyslem: jednotlivé inovace se postupem času stávají modulárními, spolupracují s jinými technologiemi a poté jsou do těchto technologií zabudovány jako součást nového inovačního cyklu.
Pro PLC a PAC tento režim poskytuje menší řadiče a I/O moduly. Protože funkce matematického a programovacího procesoru jsou integrovány přímo do řídicí desky a dalších zařízení (jako jsou I/O, vysílače a síťové brány), je dosaženo většího výpočetního výkonu „na čtvereční palec“. Postupem času se stejný vzorec odráží v migraci nových vestavěných komunikačních rozhraní a protokolových standardů na řadiče.
Konvergence různých technologií
Trend vzájemné integrace a integračního cyklu se prolíná, průmyslová regulace trhu mimo technické inovace, také postupně do regulátoru. Historie sběrnicových I/O ukazuje, jak tento trend vedl k vývoji nových funkcí řadiče.
Ze sériové sběrnice I/O existují paralelní I/O sběrnice a další řešení, která umožňují mini a mikropočítačům interakci s I/O. To také inspirovalo myšlenku vývoje samostatného I/O komunikačního procesoru, který odděluje I/O od počítače, což umožňuje jakémukoli počítači s komunikačním portem s ním komunikovat.
Jak se I/O moduly a procesory zdokonalovaly, první hybridní řídicí jednotky také poskytovaly možnosti zpracování analogového signálu, které byly tehdy dostupné pouze v distribuovaných řídicích systémech (DCS). Protože programy žebříkové logiky, programovací jazyk PLC, nebyly původně určeny ke zpracování analogových datových formátů, byly vytvořeny nové programovací jazyky pro hybridní řídicí jednotky.
Poté začaly trh zaplavovat levné alternativy k IBM PC. Protože PC je primární řídicí funkcí v hybridních systémech, vyvstávají obavy o spolehlivost. Bylo významné, že dodavatelé vyvinuli průmyslově vylepšenou alternativu, která integrovala I/O, síťové a programovací komponenty dřívějšího hybridního řešení do jednoho systému, kterým se stal systém PAC. Pacs používají stejné procesory jako PCS a mohou poskytnout sadu funkcí, která vyplňuje mezeru mezi levným diskrétním řízením na bázi PLC a vysoce nákladným řízením procesů na bázi DCS.
Inovace v high-tech podnicích a na trhu osobních počítačů přinesly příležitosti pro rozvoj průmyslového řízení. Tento trend se zrychluje s tím, jak se oblasti provozních technologií (OT) a informačních technologií (IT) stále více integrují. Vezměte si například vlnu mobilních řešení, která se objevila v posledních letech. Odráží se to také v tlaku na velká data, cloudovou analytiku a podporu strojového učení, technologií zrozených mimo oblast průmyslové automatizace.
Ovladače orientované na budoucnost
Co nám přinesou řídicí systémy budoucnosti, protože pokračují hlubší integrace technologií, větší konvergence mezi průmyslovými odvětvími a trend větší konektivity mezi zařízeními a systémy?
Jak by se měli inženýři rozhodnout, aby zajistili, že budou v souladu s technologií a pomohou organizaci získat z ní maximum? Následující tři návrhy pomohou výrobcům vybrat správnou technologii ovládání k dosažení jejich cílů.
1. Zaměřte se na design, ne na funkčnost
Pochopení toho, že technologie se bude i nadále zlepšovat a postupem času se více integrovat a zabudovávat, vyžaduje upřednostnění investic do řídicích systémů, které nelze snadno nebo rychle změnit. Inženýři se musí zaměřit na architekturu řídicího systému spíše než na poutavé funkce dne.
2. Hledejte vnější inovace
Pokud inženýři navrhnou systémy, které se postupem času vyvíjejí, aby udržely krok s digitální transformací a omezily údržbu a přepracování, zapůsobí to na koncové uživatele, kteří si budou pamatovat, že technologie, které určují budoucnost, často pocházejí z oblastí mimo průmysl.
3 Mějte otevřenou mysl
Bitva o tržní podíl v proprietárních technologiích potlačuje inovace, zatímco podpora otevřených standardů otevírá neomezené možnosti pro každého. Konektivita je jednou z cílových metrik pro Průmysl 4.0, as rostoucí konektivitou musí inženýři investovat do technologií, které mohou vytvářet příležitosti pro spolupráci různých systémů.