Ohjelmoitavien logiikkaohjaimien (PLCS) käyttöönoton jälkeen monet automaatioohjaimet ovat siirtyneet teollisuussovelluksiin, mukaan lukien ohjelmoitavat automaatioohjaimet (PAC) ja nykyiset Edge Programmable Industrial Controllers (EPIC) -ohjaimet. Kuluttajilla on enemmän valinnanvaraa kustannusten, jalanjäljen, I/O-tiheyden, kenttäväyläyhteensopivuuden, tiedonsiirron, ohjelmointiominaisuuksien ja prosessointinopeuden suhteen, ja kilpailu johtavien ohjainvalmistajien välillä kiristyy.
Monimuotoisuus on usein hyväksi markkinoille, mutta se voi olla myös turhauttavaa insinööreille ja loppukäyttäjille. Ohjausalustan valinta on pitkäaikainen investointi, johon liittyy kustannuksia, kuten koulutus- ja tukisopimuksia. Päättäjät haluavat saada vastinetta rahoilleen.
Mutta ennen kuin hyväksymme asian, katsotaanpa, kuinka ala on kasvanut. Mikä on erilaisten ohjausratkaisujen kehittämisen liikkeellepaneva voima? Miten nämä trendit näkyvät nyt? Kuinka käyttäjät voivat investoida automaatioon varmistaakseen menestyksen tulevaisuudessa?
Teollisuuden ohjaimien kehitysmallit
Kun tarkastellaan automaation edistystä viime vuosikymmeninä, on selvää, kuinka tiettyjen teknologioiden iteraatiot ovat johtaneet uusien I/O- ja ohjausominaisuuksien kehittämiseen.
Esimerkiksi ensimmäisen I/O-järjestelmän kehittämisen aikana kentänohjaus- ja anturilaitteet luottivat myös sähkömagneettisiin ja pneumaattisiin komponentteihin, joita rajoittivat fysikaaliset ominaisuudet ja niiden käyttöikä vaarantui. Kompaktit pienjännitekomponentit, kuten puolijohdereleet, saavat käyttäjät vaatimaan lisää vaihtoehtoja I/O:n integroimiseksi suoraan järjestelmiinsä. Tämä johti ensimmäisen modulaarisen I/O:n syntymiseen samaan aikaan kun elektroniikkayritykset toivat korkean teknologian tietojenkäsittelyn valtavirtaan. Näiden järjestelmien herkkä elektroniikka vaatii ulkoisen I/O:n ollakseen vuorovaikutuksessa todellisen maailman kanssa. Tämä oli ensimmäinen sarjamuotoisesti osoitettava I/O-teline, vaihtoehto telinepohjaiselle I/O:lle PLCS:ssä.
Erillisistä, itsenäisistä I/O-laitteista modulaarisiin I/O-laitteisiin ja sitten väylä-I/O:iin, kaikki ilmentävät uudelleenkäyttökonseptia teollisessa ohjauksessa. Seuraavan sukupolven ohjausympäristöt sisältävät sulautetut I/O-käsittelypiirit. Moduuli laajeni 1 I/O-kanavasta 32 kanavaan, ja nyt I/O on sisäänrakennettu PLC:hen ja muihin monomeerilaitteisiin. Joissakin tapauksissa oikealla konfiguraatiolla jokainen I/O-kanava voi hyväksyä useita erilaisia signaalityyppejä.
Tämä malli osoittaa, kuinka innovaatio leviää eri toimialoilla: yksittäisistä innovaatioista tulee ajan myötä modulaarisia, jotka tekevät yhteistyötä muiden teknologioiden kanssa ja sulautuvat sitten näihin teknologioihin osana uutta innovaatiosykliä.
PLC:lle ja PAC:lle tämä tila tarjoaa pienempiä ohjaimia ja I/O-moduuleja. Koska matemaattiset ja ohjelmointiprosessorin toiminnot on integroitu suoraan ohjauskorttiin ja muihin laitteisiin (kuten I/O, lähettimet ja verkkoyhdyskäytävät), saadaan enemmän laskentatehoa "neliötuumaa kohti". Ajan myötä sama kuvio heijastuu uusien sulautettujen tietoliikennerajapintojen ja protokollastandardien siirtymisessä ohjaimiin.
Erilaisten teknologioiden lähentyminen
Suuntaus keskinäisen integraation ja integraation sykli kietoutunut, teollisuuden ohjaus markkinoiden ulkopuolella teknisiä innovaatioita, myös vähitellen osaksi ohjain. Väylän I/O:n historia osoittaa, kuinka tämä suuntaus on johtanut uusien ohjainominaisuuksien kehittämiseen.
Sarjaväylän I/O:sta on rinnakkaisia I/O-väyliä ja muita ratkaisuja, jotka mahdollistavat mini- ja mikrotietokoneiden vuorovaikutuksen I/O:n kanssa. Tämä inspiroi myös ajatusta kehittää itsenäinen I/O-viestintäprosessori, joka erottaa I/O:n tietokoneesta, jolloin mikä tahansa tietoliikenneportilla varustettu tietokone voi olla vuorovaikutuksessa sen kanssa.
I/O-moduulien ja prosessorien parantuessa varhaiset hybridiohjaimet tarjosivat myös analogisia signaalinkäsittelyominaisuuksia, jotka olivat tuolloin saatavilla vain hajautetuissa ohjausjärjestelmissä (DCS). Koska ladder-logiikkaohjelmia, PLC-ohjelmointikieliä, ei alun perin ollut tarkoitettu käsittelemään analogisia tietomuotoja, hybridiohjaimille on luotu uusia ohjelmointikieliä.
Sitten halvat vaihtoehdot IBM PC:lle alkoivat tulvii markkinoille. Koska PC on ensisijainen ohjaustoiminto hybridijärjestelmissä, luotettavuusongelmia syntyy. Merkittävää oli, että toimittajat kehittivät toimialan tehostetun vaihtoehdon, joka integroi aikaisemman hybridiratkaisun I/O-, verkko- ja ohjelmointikomponentit yhdeksi järjestelmäksi, josta tuli PAC-järjestelmä. Pacsissa käytetään samoja prosessoreita kuin PCS:ssä ja ne voivat tarjota ominaisuusjoukon, joka täyttää edullisen, PLC-pohjaisen diskreetin ohjauksen ja kalliin DCS-pohjaisen prosessiohjauksen välisen markkinaraon.
Innovaatiot korkean teknologian yrityksissä ja henkilökohtaisten tietokoneiden markkinoilla ovat tuoneet mahdollisuuksia teollisen ohjauksen kehittämiseen. Tämä trendi kiihtyy, kun operatiivisen teknologian (OT) ja tietotekniikan (IT) osa-alueet integroituvat yhä enemmän. Otetaan esimerkiksi viime vuosina noussut mobiiliratkaisujen aalto. Se heijastuu myös suurdatan, pilvianalyysin ja koneoppimisen tuen pyrkimyksissä, teollisuusautomaation kentän ulkopuolelle syntyneissä teknologioissa.
Tulevaisuuteen suuntautuvat ohjaimet
Mitä tulevaisuuden ohjaimet tuovat meille, kun teknologian integraatio syvenee, toimialojen välinen lähentyminen ja laitteiden ja järjestelmien väliset liitettävuudet jatkuvat?
Miten insinöörien tulisi valita varmistaakseen, että he ovat sopusoinnussa tekniikan kanssa ja auttavat organisaatiota saamaan siitä kaiken irti? Seuraavat kolme ehdotusta auttavat valmistajia valitsemaan oikean ohjaustekniikan tavoitteidensa saavuttamiseksi.
1. Keskity suunnitteluun, älä toimivuuteen
Ymmärtäminen, että teknologia kehittyy jatkuvasti ja tulee entistä tiiviimmin integroituneeksi ja sulautuneeksi ajan myötä, on välttämätöntä asettaa etusijalle investoinnit ohjausjärjestelmiin, joita ei voida helposti tai nopeasti muuttaa. Insinöörien on keskityttävä ohjausjärjestelmän arkkitehtuuriin eikä päivän katseenvangitseviin ominaisuuksiin.
2. Etsi ulkopuolisia innovaatioita
Jos insinöörit suunnittelevat järjestelmiä, jotka kehittyvät ajan myötä digitaalisen muutoksen tahdissa ja vähentävät ylläpitoa ja korjauksia, se tekee vaikutuksen loppukäyttäjiin, jotka muistavat, että tulevaisuutta määrittävät teknologiat tulevat usein alan ulkopuolelta.
3 Pidä mieli avoimena
Taistelu omien teknologioiden markkinaosuudesta tukahduttaa innovaatiot, kun taas avoimien standardien tukeminen avaa rajattomasti mahdollisuuksia kaikille. Liitettävyys on yksi Industry 4:n tavoitemittareista.{1}}, ja kun liitettävyys lisääntyy, insinöörien on investoitava teknologioihin, jotka voivat luoda mahdollisuuksia eri järjestelmien yhteistyöhön.