מאז הצגתם של בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות (PLCS), בקרי אוטומציה שונים עברו ליישומים תעשייתיים, כולל בקרי אוטומציה מתוכנתים (PAC) ובקרי תכנות תעשייתיים של Edge של היום (EPIC). לצרכנים יש יותר אפשרויות במונחים של עלות, טביעת רגל, צפיפות קלט/פלט (I/O), תאימות אוטובוס שטח, תקשורת, יכולות תכנות ומהירות עיבוד, והתחרות בין ספקי בקרים מובילים הולכת ומתעצמת.
גיוון הוא לעתים קרובות טוב לשוק, אבל זה יכול גם להיות מתסכל עבור מהנדסים ומשתמשי קצה. בחירת פלטפורמת בקרה היא השקעה לטווח ארוך שמגיעה עם עלויות נלוות, כגון חוזי הדרכה וחוזי תמיכה. קובעי המדיניות רוצים לקבל תמורה לכסף.
אבל לפני שנאשר את הנושא, בואו נסתכל כיצד התעשייה צמחה. מהו הכוח המניע מאחורי פיתוח פתרונות בקרה שונים? איך מגמות אלה מתרחשות כעת? איך משתמשים יכולים להשקיע באוטומציה כדי להבטיח הצלחה בעתיד?
דפוסי אבולוציה של בקרים תעשייתיים
בהסתכלות על ההתקדמות באוטומציה בעשורים האחרונים, ברור כיצד איטרציות של טכנולוגיות ספציפיות הניעו את הפיתוח של יכולות קלט/פלט ובקרה חדשות.
לדוגמה, במהלך הפיתוח של מערכת ה-I/O הראשונה, ציוד בקרת השדה והחישה הסתמך גם על רכיבים אלקטרומגנטיים ופנאומטיים, אשר הוגבלו על ידי תכונות פיזיקליות וחיי השירות שלהם נפגעו. רכיבי מתח נמוך קומפקטיים, כגון ממסרי מצב מוצק, דוחפים משתמשים לדרוש אפשרויות נוספות לשילוב I/O ישירות במערכות שלהם. זה הוביל להופעתו של ה-I/O המודולרי הראשון, במקביל לחברות האלקטרוניקה שהביאו את מחשוב ההייטק למיינסטרים. האלקטרוניקה הרגישה במערכות אלו דורשת קלט/פלט חיצוני כדי ליצור אינטראקציה עם העולם האמיתי. זה היה מתלה הקלט/פלט הראשון שניתן לכתובת סדרתית, חלופה ל-I/O מבוסס מתלה ב-PLCS.
מהתקני קלט/פלט ייעודיים ועצמאיים ועד קלט/פלט מודולרי, ולאחר מכן ל-I/O אפיק, כולם מגלמים את תפיסת השימוש החוזר בבקרה תעשייתית. פלטפורמות הבקרה של הדור הבא משלבות מעגלי עיבוד קלט/פלט משובצים. המודול התרחב מערוץ I/O 1 ל-32 ערוצים, וכעת I/O מובנה ב-PLC ובמכשירי מונומרים אחרים. במקרים מסוימים, עם תצורה נכונה, כל ערוץ קלט/פלט יכול לקבל מגוון סוגי אותות שונים.
מודל זה מדגים כיצד חדשנות מתפשטת על פני תעשייה: חידושים בודדים הופכים מודולריים עם הזמן, משתפים פעולה עם טכנולוגיות אחרות ואז מוטמעים בטכנולוגיות אלו כחלק ממחזור חדשנות חדש.
עבור PLC ו-PAC, מצב זה מספק בקרים קטנים יותר ומודולי I/O. ככל שפונקציות מעבד המתמטיקה והתכנות משולבות ישירות בלוח הבקרה ובהתקנים אחרים (כגון קלט/פלט, משדרים ושערי רשת), מושגת כוח מחשוב רב יותר "לאינץ' רבוע". לאורך זמן, אותו דפוס בא לידי ביטוי במעבר של ממשקי תקשורת משובצים חדשים ותקני פרוטוקול לבקרים.
התכנסות של טכנולוגיות שונות
המגמה של אינטגרציה הדדית ומחזור אינטגרציה שלובים זה בזה, שוק הבקרה התעשייתי מחוץ לחדשנות הטכנית, גם בהדרגה לתוך הבקר. ההיסטוריה של ה-I/O של האוטובוס מראה כיצד מגמה זו הובילה לפיתוח יכולות בקר חדשות.
מ-I/O באפיק טורי, ישנם קווי I/O מקבילים ופתרונות אחרים המאפשרים למיני ומיקרו-מחשבים לקיים אינטראקציה עם I/O. זה גם העניק השראה לרעיון של פיתוח מעבד תקשורת I/O עצמאי המפריד בין ה-I/O מהמחשב, ומאפשר לכל מחשב עם יציאת תקשורת לקיים איתו אינטראקציה.
כאשר מודולי ומעבדי I/O השתפרו, בקרים היברידיים מוקדמים סיפקו גם יכולות עיבוד אותות אנלוגיים שהיו זמינות אז רק במערכות בקרה מבוזרות (DCS). מכיוון שתוכניות לוגיקה סולם, שפת תכנות PLC, לא נועדו במקור לטפל בפורמטים אנלוגיים של נתונים, נוצרו שפות תכנות חדשות לבקרים היברידיים.
אז החלו חלופות זולות למחשב IBM PC להציף את השוק. מכיוון שהמחשב האישי הוא פונקציית הבקרה העיקרית במערכות היברידיות, מתעוררות חששות לגבי אמינות. זה היה משמעותי שספקים פיתחו חלופה משופרת בתעשייה המשלבת את רכיבי ה-I/O, הרשת והתכנות של הפתרון ההיברידי הקודם למערכת אחת, שהפכה למערכת PAC. Pacs משתמשים באותם מעבדים כמו PCS ויכולים לספק מערך תכונות הממלא נישה בין בקרה בדידה מבוססת PLC בעלות נמוכה ובקרה גבוהה מבוססת DCS.
חדשנות במפעלי היי-טק ובשוק המחשבים האישיים הביאה הזדמנויות לפיתוח בקרה תעשייתית. מגמה זו הולכת וגוברת ככל שתחומי הטכנולוגיה התפעולית (OT) וטכנולוגיית המידע (IT) משתלבים יותר ויותר. קחו למשל את גל הפתרונות הסלולריים שצץ בשנים האחרונות. זה בא לידי ביטוי גם בדחיפה לביג דאטה, ניתוח ענן ותמיכה בלמידה חישובית, טכנולוגיות שנולדו מחוץ לתחום האוטומציה התעשייתית.
בקרים מוכווני עתיד
ככל שימשיכו אינטגרציה טכנולוגית עמוקה יותר, התכנסות גדולה יותר בין תעשיות והמגמה לקישוריות רבה יותר בין מכשירים ומערכות, מה יביאו לנו בקרי העתיד?
כיצד צריכים מהנדסים לבחור כדי להבטיח שהם מתאימים לטכנולוגיה ולעזור לארגון להפיק ממנה את המרב? שלוש ההצעות הבאות יסייעו ליצרנים לבחור את טכנולוגיית הבקרה הנכונה להשגת מטרותיהם.
1. התמקד בעיצוב, לא בפונקציונליות
ההבנה שהטכנולוגיה תמשיך להשתפר ותהפוך להיות משולבת ומוטבעת יותר עם הזמן, מחייבת לתעדף השקעות במערכות בקרה שלא ניתן לשנות בקלות או במהירות. מהנדסים צריכים להתמקד בארכיטקטורה של מערכת הבקרה, ולא במאפיינים המושכים את העין של היום.
2. חפשו חדשנות חיצונית
אם מהנדסים יתכננו מערכות שמתפתחות עם הזמן כדי לעמוד בקצב הטרנספורמציה הדיגיטלית ולהפחית תחזוקה ועבודה מחדש, זה ירשים את משתמשי הקצה, מי יזכרו שהטכנולוגיות שקובעות את העתיד מגיעות לרוב מחוץ לתעשייה.
3 שמור על ראש פתוח
הקרב על נתח שוק בטכנולוגיות קנייניות חונק חדשנות, בעוד תמיכה בסטנדרטים פתוחים פותחת בפני כולם אפשרויות בלתי מוגבלות. קישוריות היא אחד מדדי היעד של Industry 4.0, וככל שהקישוריות עולה, המהנדסים צריכים להשקיע בטכנולוגיות שיכולות ליצור הזדמנויות למערכות שונות לעבוד יחד.