Siden introduktionen af programmerbare logiske controllere (PLCS) er forskellige automationscontrollere migreret til industrielle applikationer, herunder Programmerbare Automation Controllere (PAC) og nutidens Edge Programmable Industrial Controllers (EPIC). Forbrugerne har flere valgmuligheder med hensyn til omkostninger, fodaftryk, input/output (I/O)-tæthed, fieldbus-kompatibilitet, kommunikation, programmeringsmuligheder og behandlingshastighed, og konkurrencen mellem førende controllerleverandører skærpes.
Mangfoldighed er ofte godt for markedet, men det kan også være frustrerende for ingeniører og slutbrugere. At vælge en kontrolplatform er en langsigtet investering, der kommer med tilhørende omkostninger, såsom uddannelse og supportkontrakter. Politikere ønsker at få værdi for pengene.
Men før vi godkender problemet, lad os se på, hvordan industrien er vokset. Hvad er drivkraften bag udviklingen af forskellige styringsløsninger? Hvordan udspiller disse tendenser sig nu? Hvordan kan brugerne investere i automatisering for at sikre succes i fremtiden?
Evolutionsmønstre for industrielle controllere
Ser man på fremskridtene inden for automatisering i løbet af de sidste par årtier, er det klart, hvordan iterationer af specifikke teknologier har drevet udviklingen af nye I/O- og kontrolmuligheder.
For eksempel, under udviklingen af det første I/O-system, var feltkontrol- og sensorudstyr også afhængig af elektromagnetiske og pneumatiske komponenter, som var begrænset af fysiske egenskaber, og deres levetid blev kompromitteret. Kompakte lavspændingskomponenter, såsom solid-state relæer, får brugerne til at efterspørge flere muligheder for at integrere I/O direkte i deres systemer. Dette førte til fremkomsten af den første modulære I/O, samtidig med at elektronikvirksomheder bragte højteknologisk computing ind i mainstream. Den følsomme elektronik i disse systemer kræver ekstern I/O for at interagere med den virkelige verden. Dette var det første serielt adresserbare I/O-rack, et alternativ til rack-baseret I/O i PLCS.
Fra dedikerede, uafhængige I/O-enheder til modulopbygget I/O og derefter til bus I/O, alle omfatter genbrugskonceptet i industriel kontrol. Næste generations kontrolplatforme inkorporerer indlejrede I/O-behandlingskredsløb. Modulet udvidede fra 1 I/O-kanal til 32 kanaler, og nu er I/O indbygget i PLC og andre monomerenheder. I nogle tilfælde, med korrekt konfiguration, kan hver I/O-kanal acceptere en række forskellige signaltyper.
Denne model demonstrerer, hvordan innovation spreder sig over en branche: individuelle innovationer bliver modulære over tid, samarbejder med andre teknologier og indlejres derefter i disse teknologier som en del af en ny innovationscyklus.
For PLC og PAC giver denne tilstand mindre controllere og I/O-moduler. Da matematik- og programmeringsprocessorfunktionerne er integreret direkte i styrekortet og andre enheder (såsom I/O, transmittere og netværksgateways), opnås mere computerkraft "per kvadrattomme". Over tid afspejles det samme mønster i migreringen af nye indlejrede kommunikationsgrænseflader og protokolstandarder til controllere.
Konvergens af forskellige teknologier
Tendensen til gensidig integration og integration cyklus sammenflettet, industriel kontrol marked uden for den tekniske innovation, også gradvist ind i controlleren. Historien om bus I/O viser, hvordan denne tendens har ført til udviklingen af nye controller-funktioner.
Fra seriel bus I/O er der parallelle I/O-busser og andre løsninger, der gør det muligt for mini- og mikrocomputere at interagere med I/O. Dette inspirerede også ideen om at udvikle en selvstændig I/O-kommunikationsprocessor, der adskiller I/O fra computeren, så enhver computer med en kommunikationsport kan interagere med den.
Efterhånden som I/O-moduler og processorer blev forbedret, gav tidlige hybridcontrollere også analoge signalbehandlingsfunktioner, som dengang kun var tilgængelige i distribuerede kontrolsystemer (DCS). Da ladder logic-programmer, et PLC-programmeringssprog, ikke oprindeligt var beregnet til at håndtere analoge dataformater, er der skabt nye programmeringssprog til hybrid-controllere.
Så begyndte lavprisalternativer til IBM-pc'en at oversvømme markedet. Da pc'en er den primære kontrolfunktion i hybridsystemer, opstår der bekymringer om pålidelighed. Det var vigtigt, at leverandører udviklede et industriforbedret alternativ, der integrerede I/O-, netværks- og programmeringskomponenterne fra den tidligere hybridløsning i ét system, som blev PAC-systemet. Pacs bruger de samme processorer som PCS og kan levere et funktionssæt, der udfylder en niche mellem lavpris, PLC-baseret diskret kontrol og højpris, DCS-baseret processtyring.
Innovation i højteknologiske virksomheder og pc-markedet har givet muligheder for udvikling af industriel kontrol. Denne tendens accelererer i takt med, at områderne operationel teknologi (OT) og informationsteknologi (IT) bliver mere og mere integrerede. Tag for eksempel den bølge af mobile løsninger, der er opstået de seneste år. Det afspejles også i presset på big data, cloud-analyse og maskinlæringsstøtte, teknologier født uden for industriel automatisering.
Fremtidsorienterede controllere
Efterhånden som dybere teknologiintegration, større konvergens mellem industrier og tendensen mod større forbindelse mellem enheder og systemer fortsætter, hvad vil fremtidens controllere bringe os?
Hvordan skal ingeniører vælge at sikre, at de er i harmoni med teknologien og hjælpe organisationen med at få mest muligt ud af det? De følgende tre forslag vil hjælpe producenter med at vælge den rigtige styringsteknologi for at nå deres mål.
1. Fokus på design, ikke funktionalitet
Forståelsen af, at teknologien vil fortsætte med at forbedre sig og blive tættere integreret og indlejret over tid, gør det nødvendigt at prioritere investeringer i kontrolsystemer, der ikke let eller hurtigt kan ændres. Ingeniører skal fokusere på styresystemets arkitektur frem for dagens iøjnefaldende funktioner.
2. Se efter ekstern innovation
Hvis ingeniører designer systemer, der udvikler sig over tid for at holde trit med digital transformation og reducere vedligeholdelse og omarbejde, vil det imponere slutbrugerne, som vil huske, at de teknologier, der bestemmer fremtiden, ofte kommer uden for industrien.
3 Hold et åbent sind
Kampen om markedsandele inden for proprietære teknologier kvæler innovation, mens understøttelse af åbne standarder åbner op for ubegrænsede muligheder for alle. Forbindelse er en af målmålingerne for Industry 4.0, og efterhånden som tilslutningsmulighederne øges, skal ingeniører investere i teknologier, der kan skabe muligheder for, at forskellige systemer kan arbejde sammen.