Průmyslové regulátory: Minulost, současnost a budoucnost
Od příchodu programovatelných logických automatů (PLC) se různé automatizační řídicí jednotky přesunuly do průmyslových aplikací, včetně programovatelných automatizačních řídicích jednotek (PAC) a dnešních programovatelných průmyslových řídicích jednotek (EPIC). Zvýšená konkurence mezi předními dodavateli řídicích jednotek, protože uživatelé mají větší výběr, pokud jde o náklady, stopu, hustotu vstupů a výstupů (I/O), kompatibilitu se sběrnicemi, komunikaci, programovací schopnosti a rychlost zpracování.
Pro trh je rozmanitost často prospěšná, ale může být také frustrující pro inženýry a koncové uživatele. Výběr řídicí platformy je dlouhodobou investicí se souvisejícími náklady, jako jsou smlouvy o školení a podpoře. Politici chtějí získat hodnotu svých peněz za peníze, které vložili.
Ale než vyjádříme podporu tomuto problému, podívejme se na to, jak se průmysl vyvíjí. Co je hnací silou vývoje různých řídicích řešení? Jak tyto trendy fungují nyní? Jak budou uživatelé v budoucnu investovat do automatizace, aby si zajistili úspěch?
Režim Evolution průmyslových řídicích jednotek
Studium pokroku v oblasti automatizace a řízení v posledních několika desetiletích může jasně vidět, jak některé iterace specifických technologií řídí vývoj nových I/O a řídicích funkcí.
Například, když byly vyvinuty první I/O systémy, řídicí a snímací zařízení v terénu se také spoléhalo na elektromagnetické a pneumatické komponenty, které byly omezeny fyzikálními vlastnostmi, které ovlivnily jejich životnost. Kompaktní nízkonapěťové komponenty, jako jsou polovodičová relé, vedou uživatele k tomu, aby požadovali více možností pro integraci I/O přímo do svých systémů. To vedlo ke vzniku prvních modulárních I/O a zároveň elektronické společnosti přinesly high-tech výpočty do hlavního proudu. Citlivá elektronika v těchto systémech vyžaduje externí I/O pro interakci s reálným světem. Jedná se o první sériově adresovatelný I/O rack, který je alternativou k rackovým I/O v PLC.
Od vyhrazených, nezávislých I/O zařízení přes modulární I/O až po I/O sběrnice– to vše odráží koncept multiplexování v průmyslovém řízení. Řídicí platformy nové generace obsahují vestavěné obvody pro zpracování I/O. Moduly se rozšířily z 1 I/O kanálu na 32 kanálů a nyní mají I/O zabudované do PLC a dalších jednotlivých zařízení. V některých případech, při správné konfiguraci, může každý I/O kanál přijímat různé typy signálů.
Tento model ukazuje, jak se inovace šíří napříč průmyslem: v průběhu času se jednotlivé inovace stávají modulárními, spolupracují s dalšími technologiemi a poté se do těchto technologií zapojují a stávají se součástí nového inovačního cyklu.
Pro PLC a PAC tento režim poskytuje menší řídicí jednotky a I/O moduly. Větší výpočetní výkon je dosažen "na čtvereční palec", protože matematické a programovací funkce procesoru jsou integrovány přímo do řídicích desek a dalších zařízení, jako jsou I/ O, vysílače a síťové brány. Postupem času se stejný vzorec odráží v migraci nových vestavěných komunikačních rozhraní a protokolových standardů na řadiče.
Fúze různých technologií
Trend vzájemné integrace je propojen s integračním cyklem a technologické inovace mimo trh průmyslového řízení postupně vstoupily do řídicí jednotky. Při pohledu na historii vstupů a výstupů sběrnic můžete vidět, jak tento trend vedl k vývoji nových řídicích funkcí.
Ze sériové sběrnice I/O existují paralelní I/O sběrnice a další řešení, která umožňují mini a mikropočítačům komunikovat s I/O. To také inspirovalo myšlenku vyvinout samostatný I/O komunikační procesor, který odděluje I/O od počítače a umožňuje s ním komunikovat libovolný počítač s komunikačním portem.
Jak se moduly a procesory I/O zlepšovaly, první hybridní řadiče také poskytovaly možnosti zpracování analogového signálu, které byly v té době k dispozici pouze v distribuovaných řídicích systémech (DCS). Vzhledem k tomu, že původním účelem žebříkových logických programů (programovací jazyk PLC) nebylo zpracovávat analogové datové formáty, vedlo to k vytvoření nového programovacího jazyka pro hybridní řídicí jednotky.
Pak začaly trh zaplavovat nízkonákladové alternativy k IBM PC. Vzhledem k tomu, že PC je primární řídicí funkcí hybridního systému, vznikly obavy o spolehlivost. Pro dodavatele bylo důležité vyvinout průmyslově odolnou alternativu, která kombinovala I/O, síťové a programovací komponenty dřívějších hybridních řešení do jediného systému, který se později stal systémem PAC. PAC používá stejný procesor jako PC a může poskytnout sadu funkcí, která vyplňuje mezeru mezi levným diskrétním řízením založeným na PLC a vysoce nákladným řízením procesů založeným na DCS.
Inovace v high-tech podnicích a na trhu osobních počítačů přinesly příležitosti pro rozvoj průmyslového řízení. Tento trend se začíná zrychlovat s rostoucí konvergencí oblastí provozních technologií (OT) a informačních technologií (IT). Vezměme si například vlnu mobilních řešení, která se objevila v posledních letech. To se také odráží v tlaku na podporu velkých dat, cloudové analýzy a strojového učení, technologií zrozených mimo oblast průmyslové automatizace.
Řídicí jednotky připravené na budoucnost
Vzhledem k tomu, že trend směřující k hlubší integraci technologií, větší konvergenci mezi průmyslovými odvětvími a větší konektivitě mezi zařízeními a systémy pokračuje, co nám řídicí jednotky budoucnosti přinesou?
Jak by měli být inženýři vybíráni, aby zajistili, že budou moci držet krok s technologickými trendy a pomáhat podnikům získat co nejvíce peněz za své peníze? Následující 3 návrhy mohou výrobcům pomoci vybrat správnou řídicí technologii k dosažení jejich cílů.
1 Zaměřte se spíše na design než na funkci
S vědomím, že technologie se časem zlepší a stanou se těsně integrovanějšími a integrovanějšími, je nutné upřednostnit investice do řídicích systémů, které se nemohou snadno nebo rychle změnit. Inženýři musí zdůraznit architekturu řídicího systému, ne některé z dnešních poutavých funkcí.
2 Hledejte externí inovace
Pokud inženýři navrhnou systémy, které se mohou v průběhu času vyvíjet, aby udržely krok s digitální transformací, snížily údržbu a přepracování, může to zapůsobit na koncové uživatele, kteří si vzpomenou, že technologie, která určuje budoucnost, často pochází z vnějšku průmyslu.
3. Mějte otevřenou mysl
Boj o podíl na trhu proprietárních technologií brání inovacím, zatímco podpora otevřených standardů otevírá možnosti pro každého. Konektivita je jednou z cílových metrik Průmyslu 4.0 a s rostoucí konektivitou musí inženýři investovat do technologií, které vytvářejí příležitosti pro různorodou spolupráci systémů.