Будущее ПЛК - Инженерия управления

ПЛК развиваются и продолжают оставаться лучшим вариантом для различных приложений промышленной автоматизации. Большая гибкость и простота программирования, масштабируемость, больший объем памяти, меньшие размеры, очень высокоскоростной (Gigabit) Ethernet и встроенная беспроводная связь являются одними из развивающихся функций программируемого логического контроллера.

Если вы используете ПЛК или думаете об этом, вы можете считать их зрелой технологией с небольшими возможностями для совершенствования, поскольку они существуют уже почти 50 лет. Но, как и их близкие коллеги в мире бытовой электроники, значительные улучшения продолжаются без конца, обещая более быстрые, компактные и недорогие решения.

Защищенный встроенный процессор ПЛК, работающий на собственной операционной системе реального времени, доказал, что является опорой в мире промышленной автоматизации, борясь со всеми претендентами на его превосходство. Открытые системы на базе Microsoft Windows добились успехов, но отстают от ПЛК, и эта тенденция, как ожидается, сохранится, поскольку ПЛК с его специализированным оборудованием, специально разработанным программным обеспечением и моделью поддержки одного поставщика остается надежным выбором для многих приложений промышленного управления.

С самого начала, когда ПЛК обычно заменял десятки, если не сотни реле и таймеров, был стремление уменьшить размер системы автоматизации и упростить поддержку и обслуживание. За прошедшие годы релейные панели были заменены на меньшие по размеру стоечные ПЛК (рисунок 1) или еще меньшие по размеру ПЛК с удаленным вводом / выводом. С точки зрения программного обеспечения, релейно-логическое программирование изначально имитировало системы автоматизации на основе реле и таймеров и продолжает оставаться наиболее широко используемым языком программирования ПЛК. Но появились и другие варианты, в частности, набор опций программирования ПЛК IEC 61131-3.

В будущем ПЛК продолжат развиваться, адаптируя технологические усовершенствования в аппаратном, коммуникационном и программном обеспечении. Часть эволюции будет включать в себя объединение функциональных возможностей ПЛК и программируемого контроллера автоматизации (PAC), а также усовершенствования, охватывающие коммуникации от производственного цеха до верхнего этажа.

[PAC обычно признается закаленным модульным промышленным контроллером, который использует процессор на базе ПК и допускает варианты программирования помимо языков МЭК 61131-3. Промышленный ПК или IPC - еще один термин, часто используемый взаимозаменяемо с PAC.]

Меньше, быстрее, лучше

Сегодняшние процессоры, печатные платы и компоненты сокращаются во всей электронной промышленности. Эти усовершенствования технологии постепенно переходят в ПЛК, хотя потребность в стабильности, надежности и прочности замедляет принятие. Текущие усовершенствования включают более быстрые процессоры для улучшенного времени цикла, добавленной емкости памяти и новых коммуникационных функций.

В ответ на требования рынка многие функции и функции переходят с ПЛК более высокого уровня на низкоуровневые. Например, мы можем ожидать, что малые ПЛК будут развиваться, чтобы включать многие функции ПЛК более высокого уровня, а ПЛК среднего и высокого класса предложат более компактное и компактное решение для удовлетворения потребностей пользователей.

ПЛК также пользуются преимуществами резкого снижения стоимости и объема твердотельной памяти. Это позволяет значительно увеличить локальное хранение данных, что позволяет использовать ПЛК во многих приложениях, ранее требовавших дорогих систем сбора данных. Он также открывает доступ к другим функциям, таким как встроенное хранение информации о продукте, что может ускорить устранение неполадок.

Сегодняшние ПЛК уже получают преимущества от технологии USB, благодаря которой стало проще, чем когда-либо прежде, подключаться, программировать и контролировать свою систему управления. Эта технология продолжает развиваться, и с наличием меньших разъемов micro и mini USB вы можете ожидать увидеть эту опцию связи на большем количестве меньших ПЛК.

Другим примером функции из быстроразвивающегося мира бытовой электроники, быстро завоевывающей рынок промышленного управления, являются энергонезависимые портативные запоминающие устройства. Они предлагают большую выгоду клиенту ПЛК, предоставляя огромный объем дополнительной памяти в небольшом корпусе. Эти опции включают USB-устройства на SD, miniSD и карты microSD, добавляя 32 ГБ дополнительной памяти к ПЛК по мере необходимости конечного пользователя, производителя оборудования или системного интегратора.

Слияние ПЛК и ПКК

Многие поставщики промышленных контроллеров рассказывают о различиях между ПЛК и ПКК, но будущие инженеры по автоматизации могут не заботиться о номенклатуре, вместо этого уделяя внимание производительности и доступным функциям при настройке своих систем. Подобно тому, как определения и характеристики каждого из них менялись с годами, ПЛК и ПКК будут продолжать объединяться по мере своего развития.

В ходе этой эволюции на рынке будет достаточно места для низко- и высокопроизводительных процессоров. С прогрессом в аппаратных технологиях и с течением времени неизбежно, что расширенные функции также появятся и в младших процессорах. Это, в свою очередь, заставит поставщиков включать еще больше функций и опций в свои продукты более высокого класса.

Высокоскоростные процессоры и больший объем памяти откроют шлюз для расширенных функций, таких как управление движением, интеграция системы видения и одновременная поддержка нескольких протоколов связи, сохраняя при этом большую часть простоты, которая делает ПЛК настолько привлекательным для многих пользователей.

За этот период PAC по сравнению с PLC мы увидели гораздо более быстрое продвижение обоих классов продукта. PAC позволили пользователям расширить границы традиционной промышленной автоматизации, поощряя поставщиков производить продукты для удовлетворения своих потребностей.

Эти требования поставили перед разработчиками продукта новые способы поддержки доступных компонентов и встраивания их в систему, которая будет надежной и выдержит наказание в промышленной среде. Задача по-прежнему заключается в обеспечении улучшенных возможностей подключения, расширения памяти и вычислительной мощности, необходимых для работы с еще более сложными приложениями, при сохранении или даже снижении стоимости конечного продукта.

Лестничная логика: никогда не прощайся

Пятьдесят лет назад аппаратная релейная логика была заменена лестничной диаграммой. Этот язык упрощал работу техников и инженеров, которые выросли с помощью релейной логики, но у него были некоторые ограничения, особенно с точки зрения управления процессом и обработкой данных.

Стандарт МЭК 61131-3 ввел другие языки программирования для промышленных контроллеров, но лестничная диаграмма отреагировала собственными достижениями и продемонстрировала удивительную стойкость. Есть приложения, в которых схема последовательных функций лучше, особенно для управления процессом. Структурированный текст хорошо работает для манипулирования данными, и у других языков IEC есть свои сильные стороны. Но лестничная диаграмма развивается и остается лидером с точки зрения языков программирования ПЛК.

Поставщики и их клиенты поддерживают большую установленную базу оборудования, управляемую ПЛК, запрограммированными в релейной логике. Есть также большая группа инженеров, техников, электриков и обслуживающего персонала, которые предпочитают эту простую технологию программирования. Независимо от используемого оборудования, этот язык прошел долгий путь, чтобы сделать ПЛК отраслевым стандартом, и ожидается, что эта тенденция сохранится.

В то время как релейная логика является якорем простоты управления машиной, методы программирования функциональных блоков могут уменьшить объем кода, особенно, когда кодирование ПЛК сливается в одной среде программирования.

Одна среда программирования

Объединение программирования ПЛК, управления движением и человеко-машинного интерфейса (HMI) в одной среде является тенденцией, которая будет развиваться в течение следующих нескольких лет. Интеграция ПЛК и процессора HMI в одну стойку может, вероятно, последовать их примеру, когда монитор либо входит в комплект поставки, либо предоставляется как внешняя опция. Является ли это тем же процессором или модулем HMI, добавленным в стойку ввода / вывода ПЛК, не имеет значения, поскольку даже современная технология позволяет любую конфигурацию.

Наличие единой среды программирования идеально подходит для большинства пользователей, если только она не слишком сложна. Основные преимущества объединения этих пакетов включают в себя сокращение кривой обучения и сокращение общего времени разработки. Однако, если инструмент не продуман надлежащим образом, его навигация может стать громоздкой и неудобной.

Хорошим шагом в правильном направлении к полностью унифицированной среде программирования является обеспечение того, чтобы устройства могли совместно использовать одну и ту же базу данных имен тегов. Имена тегов являются ключевой связью между программой и процессом, а создание базы данных является трудоемкой задачей. Устранение дублирования этой задачи значительно сокращает общее время разработки и снижает вероятность ошибок.

Давайте поговорим о связи

За последние несколько десятилетий, особенно в начале 1990-х годов, было разработано и использовано чрезмерное разнообразие сетей и протоколов связи для промышленной связи. Со временем эти претенденты были сужены до нескольких избранных лидеров. Эта тенденция будет продолжаться и будет в дальнейшем сосредоточена на решениях plug-and-play, которые самоконфигурируются, еще раз следуя тенденции от бытовой электроники, в данном случае ПК и его периферийных устройств. С точки зрения детерминизма, не нужно будет концентрироваться на том, являются ли эти коммуникационные технологии действительно в режиме реального времени, поскольку необработанная скорость Ethernet и многих других промышленных сетей управления будет намного больше, чем требуется для подавляющего большинства приложений. ,

Что касается универсального интерфейса с локальной памятью и другими устройствами, USB выглядит многообещающе, но имеет свои ограничения. USB работает по принципу «подключи и работай», но интеграция программного и аппаратного обеспечения для использования USB требует дополнительных инвестиций со стороны поставщиков устройств. Из-за этого медленные производители промышленного оборудования, такие как весовые весы или поставщики считывателей штрих-кодов, будут поддерживать RS232 на короткое время.

В своем нынешнем виде высококачественный ПЛК включает в себя множество коммуникационных портов для поддержки нескольких протоколов (рисунок 2). В долгосрочной перспективе это обещает измениться, так как пользователям требуются более стандартизированные опции, возможно, только Ethernet и беспроводные, с возможным вариантом промышленной Bluetooth в последней категории.

Это беспроводной век; тем не менее, в промышленности требуется более надежная беспроводная технология с улучшенным диапазоном и сохранением целостности данных, прежде чем мы увидим широкое сближение коммерческих и промышленных протоколов беспроводной связи. [Увидеть Промышленные беспроводные учебники .]

Мы наблюдаем прогресс в этой области, от новейших протоколов Wi-Fi (802.11n) и ZigBee (802.15.4) до использования сетей ad hoc и ячеистых сетей и развития Bluetooth и ближней радиосвязи (NFC) - но ни одного из них появилось как подходящее решение для критически важных применений на производственных площадках. Будущее будет охватывать более широкое внедрение беспроводной связи, поскольку она хорошо работает для приложений, таких как удаленные терминальные блоки (RTU), где доступна линия прямой видимости, а также во многих менее критичных приложениях мониторинга, где управление в режиме реального времени не требуется.

Подключенный завод

Возможно, самым драматичным изменением в будущем ПЛК станет интеграция планирования ресурсов предприятия (ERP) и других вычислительных систем более высокого уровня с производственными цехами. [Увидеть Исследование информационной интеграции .] В прошлом основной задачей интеграции было извлечение данных о машинах или процессах и их последующая передача в эти системы, но будущие технологии будут включать в себя зацепки, функции и функции, необходимые для упрощения этой интеграции (рисунок 3).

Имея это в виду, производители контроллеров должны учитывать потребности пользователей и предлагать решение, в котором ПЛК не только контролирует приложение, но и предоставляет инструменты для беспрепятственного манипулирования и представления данных процесса пользователям, которым это необходимо.

Это может включать предоставление доступа к данным через веб-браузер или с помощью мобильных приложений или использование инструментов для взаимодействия с базой данных. Это естественная прогрессия для ПЛК. Расширенные возможности связи, улучшенная вычислительная мощность и больший объем памяти дают ПЛК возможность управлять данными, которые он всегда создавал.

В будущем, вероятно, ПЛК все еще будет номенклатурой, используемой для многих контроллеров промышленной автоматизации, хотя будут внесены значительные изменения в форму, назначение и производительность (см. Таблицу). Размер ПЛК будет по-прежнему уменьшаться, а усовершенствования оборудования расширят возможности, функции и возможности этого прочного, долговечного промышленного контроллера. Программное обеспечение и возможности связи также будут развиваться, создавая новую платформу промышленной автоматизации со старым названием.

- Джефф Пейн - менеджер по продукту - группа управления автоматизацией, AutomationDirect (ранее известная как PLCDirect). Под редакцией Марка Т. Хоске, контент-менеджера, CFE Media, Control Engineering , [email protected] ,

Ключевые идеи

• Программируемые логические контроллеры (ПЛК) продолжают развиваться для приложений промышленной автоматизации.
• Будущие ПЛК будут включать большую гибкость и простоту программирования, масштабируемость, промышленное строительство, больший объем памяти, меньшие размеры.
• Связь ПЛК объединит возможности высокоскоростного (Gigabit) Ethernet и беспроводного соединения.

Учти это

Тот факт, что старый ПЛК все еще работает, не означает, что не стоит инвестировать в новые, более простые и эффективные варианты ПЛК.

ONLINE экстра

www.automationdirect.com

Эта онлайновая статья за сентябрь имеет дополнительные ссылки, в том числе исследование ПЛК и промышленных коммуникаций; см. статью по истории ПЛК, также в этом выпуске.

Увидеть Промышленные беспроводные учебники ,

Увидеть Исследование информационной интеграции и мобильности, Ethernet и беспроводных технологий от контрольной техники .

Глобальная экономика снижает спрос на ПЛК, но экономический рост в США приводит к расширению использования ПЛК: см. Ссылки на соответствующие статьи ПЛК ниже.

Хотите эту статью на своем сайте? Нажмите здесь, чтобы подписаться на бесплатную учетную запись в ContentStream® и сделать это.

Похожие