Siden introduktionen af programmerbare logiske controllere (PLC'er) er en række automationscontrollere migreret til industrielle applikationer, herunder programmerbare automationscontrollere (PAC'er) og nutidens kantprogrammerbare industrielle controllere (EPIC'er). Brugerne har flere valgmuligheder med hensyn til omkostninger, fodaftryk, input/output (I/O) tæthed, fieldbus-kompatibilitet, kommunikation, programmeringsmuligheder og behandlingshastighed, og konkurrencen blandt førende controllerleverandører er blevet intensiveret.
For markedet er mangfoldighed ofte gavnlig, men det kan også være frustrerende for ingeniører og slutbrugere. At vælge en bestemt kontrolplatform er en langsigtet-investering med tilhørende udgifter såsom uddannelse og supportkontrakter. Beslutningstagere ønsker at få noget for pengene.
Men før du giver udtryk for støtte til problemet, er det værd at tage et kig på, hvordan branchen udvikler sig. Hvad er drivkræfterne bag de forskellige tendenser til kontrolløsninger? Hvordan udspiller disse tendenser sig i øjeblikket? Hvordan kan brugerne investere i automatisering i fremtiden for at sikre succes?
Evolutionære mønstre af industrielle controllere
Ved at undersøge fremskridtene inden for automatisering og kontrol i løbet af de sidste par årtier er det tydeligt at se, hvordan en række specifikke teknologiiterationer har drevet udviklingen af nye I/O- og kontrolfunktioner.
For eksempel, da de første I/O-systemer blev udviklet, stolede feltkontrol- og sensorenheder også på elektromagnetiske og pneumatiske komponenter, der var begrænset af fysiske egenskaber, der ville kompromittere deres levetid. Kompakte-lavspændingskomponenter, såsom solid-relæer, skabte behovet for flere muligheder for brugere til at integrere I/O direkte i deres systemer. Dette førte til den første modulære I/O, samtidig med at elektronikvirksomheder bragte høj-teknologisk databehandling til mainstream. Den følsomme elektronik i disse systemer krævede ekstern I/O for at kunne interagere med den virkelige verden. Dette var det første serielt adresserbare I/O-rack, som var et alternativ til rack-baseret I/O i PLC'er.
Skiftet fra dedikerede, enkeltstående I/O-enheder til modulær I/O til bus I/O eksemplificerer konceptet med genbrug i industriel kontrol. Næste-generations kontrolplatforme inkorporerer indlejrede I/O-behandlingskredsløb. Moduler er udvidet fra 1 I/O-kanal til 32 kanaler, til nu at have I/O indbygget i PLC'er og andre monolitiske enheder. I nogle tilfælde, med korrekt konfiguration, kan hver I/O-kanal acceptere en række forskellige signaltyper.
Denne model demonstrerer, hvordan innovation spreder sig gennem en branche: over tid bliver individuelle innovationer modulære, arbejder sammen med andre teknologier og bliver derefter indlejret i disse teknologier som en del af en ny innovationscyklus.
Til PLC'er og PAC'er giver denne model mindre controllere og I/O-moduler. Fordi matematik- og programmeringsprocessorfunktioner er integreret direkte i styrekortet og andre enheder såsom I/O, transmittere og netværksgateways, opnås der mere computerkraft "per kvadrattomme". Over tid afspejles det samme mønster i migreringen af nye indlejrede kommunikationsgrænseflader og protokolstandarder til controlleren.
Interkonvergens af forskellige teknologier
Tendensen mod indbyrdes-konvergens hænger sammen med integrationscyklussen, og teknologiske innovationer uden for det industrielle kontrolmarked er gradvist på vej ind i controllere. Et kig på bus I/O's historie viser, hvordan denne tendens har ført til udviklingen af nye controllerfunktioner.
Fra seriel bus I/O, udvidede parallelle I/O-busser og andre løsninger, der gjorde det muligt for mini- og mikro-computere at interagere med I/O. Dette inspirerede også ideen om at udvikle enkeltstående I/O-kommunikationsprocessorer, der adskilte I/O fra computeren og tillod enhver computer med en kommunikationsport at interagere med den.
Efterhånden som I/O-moduler og processorer blev forbedret, var tidlige hybridcontrollere også i stand til at levere analog signalbehandling, som på det tidspunkt kun var tilgængelig i distribuerede kontrolsystemer (DCS). Da ladder logic-programmer (et PLC-programmeringssprog) ikke oprindeligt var beregnet til at håndtere analoge dataformater, førte dette til skabelsen af nye programmeringssprog til hybride controllere.
Så begyndte billige-alternativer til IBM-pc'en at oversvømme markedet. Da pc'en er hybridsystemets primære kontrolfunktion, giver dette anledning til bekymringer om pålidelighed. Det var vigtigt for leverandører at udvikle industri-forbedrede alternativer, der kombinerede I/O-, netværks- og programmeringskomponenterne fra de tidligere hybridløsninger til et enkelt system, som blev kendt som PAC-systemet. PAC'en brugte den samme processor som pc'en og kunne levere et funktionssæt, der udfyldte hullet mellem den lave-pris, PLC-baserede diskrete- kontrol og det høje-omkostningsbaserede DCS-baserede nichemarked for processtyring.
Innovationer i højteknologiske-virksomheder og pc-markedet har åbnet muligheder for industriel kontrol. Denne tendens begynder at accelerere sammen med den stigende konvergens mellem områderne operationsteknologi (OT) og informationsteknologi (IT). Et eksempel er den bølge af mobile løsninger, der er opstået i de senere år. Det afspejles også i driften af big data, cloud-analyse og maskinlæringsstøtte, teknologier født uden for den industrielle automationssektor.
Controllere for fremtiden
Efterhånden som tendensen mod dybere og dybere teknologiintegration, større konvergens mellem industrier og større forbindelse mellem enheder og systemer fortsætter med at udvikle sig, hvad vil fremtidens controller bringe os?
Hvordan skal ingeniører træffe deres valg for at sikre, at de holder sig på toppen af teknologitrends og hjælper med at maksimere fordelene for deres organisationer? Her er 3 tips til at hjælpe produktionsorganisationer med at vælge den rigtige kontrolteknologi for at nå deres mål.
1. Fokus på design, ikke funktion
Forståelse for, at teknologien vil fortsætte med at forbedre sig over tid, blive tættere integreret og indlejret, er det nødvendigt at prioritere investeringer i kontrolsystemer, der ikke kan ændres nemt eller hurtigt. Ingeniører er nødt til at lægge vægt på styresystemets arkitektur frem for nogle af dagens- iøjnefaldende funktioner.
2. Se efter eksterne innovationer
Hvis ingeniører designer systemer, der udvikler sig over tid og kan holde trit med digital transformation, som igen reducerer vedligeholdelse og efterbearbejdning, vil det imponere slutbrugerne, som vil huske, at teknologien, der definerer fremtiden, normalt kommer uden for branchen.
3. Hold et åbent sind
Mens kampen om markedsandele inden for proprietære teknologier hæmmer innovation, åbner understøttelse af åbne standarder uendelige 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.