Открытые решения для современной промышленной автоматизации

AutomationDirect, Камминг, штат Джорджия

Рисунок 1. Традиционные ПЛК и классическая лестничная логика — как семейство Productivity AutomationDirect, использующее классическое программирование на лестничной логике — по-прежнему играют важную роль и приобрели множество современных возможностей, хотя их среда разработки является проприетарной. (Изображение: AutomationDirect)

Эволюция промышленной автоматизации

Промышленная автоматизация традиционно характеризовалась проприетарными технологиями и вендора-зависимыми решениями. Однако недавние тренды смещаются к большей открытости как в железе, так и в программном обеспечении, отражая меняющиеся потребности конечных пользователей, системных интеграторов (SI) и оригинальных производителей оборудования (OEM).

Изначально промышленная автоматизация опиралась на проводные системы, такие как реле и переключатели. По мере эволюции автоматизации появились программируемые логические контроллеры (ПЛК), использующие специализированные методы программирования, обычно лестничную логику. Эти ПЛК и их интегрированные среды разработки (IDE) были проприетарными, приводя к вендор-локину (Рисунок 1). Среды управления и программного обеспечения были жестко контролируемы поставщиками, что обеспечивало надежность, но ограничивало гибкость и интероперабельность.

Хотя эта модель работала достаточно хорошо многие годы, промышленный сектор стал все более сложным, с большей потребностью в кастомизации, обработке данных и аналитике. Это стимулировало спрос на более открытые и гибкие решения программирования. Промышленные приложения теперь часто требуют передовые обработку данных и интеграцию с современными IT-системами, поэтому традиционные методологии иногда неадекватны. Было несколько разработок, ведущих к более открытой автоматизации:

Стандарты IEC 61131

Введенные в середине 1990-х, стандарт IEC 61131 стал значительным шагом к стандартизации промышленных языков программирования. Он включает лестничную диаграмму (LD), диаграмму функциональных блоков (FBD), структурированный текст (ST) и последовательную функциональную диаграмму (SFC). Хотя эти языки предоставляют общий фреймворк, они не полностью решают проблемы переносимости кода между вендорами.

IDE CODESYS

Для решения потребности в переносимости и улучшения удобства использования была разработана CODESYS. CODESYS основана на IEC 61131-3 и предлагает аппаратно-агностичную IDE, поддерживающую множество платформ. Эта среда позволяет разработчикам писать код один раз и развертывать его на различных аппаратных системах. Она облегчает повторное использование кода и снижает кривую обучения для пользователей, хотя может иметь ограничения в доступе к определенным аппаратно-специфическим функциям.

Открытые микроконтроллеры

Появление платформ микроконтроллеров, таких как Arduino и Raspberry Pi, ввело современные языки программирования, такие как C++ и CircuitPython, в промышленные приложения. Эти языки, более знакомые новым поколениям инженеров, отлично справляются со сложными математическими операциями и задачами, интенсивно использующими данные. Хотя эти микроконтроллеры могут не заменить ПЛК полностью, они предлагают дополнительные варианты для интеграции с существующими системами и улучшения подключения данных.

Рисунок 2. AutomationDirect предоставляет множество вариантов автоматизации, включая традиционные ПЛК, ПЛК, совместимый с CODESYS, и семейство ProductivityOpen, которое использует процессоры, совместимые с Arduino, так что пользователи могут программировать свои приложения автоматизации с использованием более современных языков, таких как C++ и CircuitPython. (Изображение: AutomationDirect)

Гибридный подход и будущее

Хотя переход к открытым языкам и платформам предлагает множество преимуществ, включая снижение лицензионных затрат и увеличение гибкости, традиционные ПЛК с проприетарными IDE продолжают широко использоваться для задач управления в реальном времени, где надежность и детерминистическое поведение имеют первостепенное значение.

Ландшафт промышленной автоматизации становится все более разнообразным. Некоторые приложения получают выгоду от надежных возможностей ПЛК, в то время как другие используют современные открытые технологии для более высокоуровневой обработки и интеграции. Во многих случаях используется гибридный подход, сочетающий традиционные ПЛК для основных функций управления с открытыми платформами для обработки данных и аналитики (Рисунок 2).

По мере того как технологии промышленной автоматизации продолжают развиваться, баланс между традиционными и открытыми решениями, вероятно, будет эволюционировать. Акцент будет на предоставлении универсальных платформ, удовлетворяющих разнообразные потребности пользователей, способствуя среде, где как наследие, так и современные системы могут сосуществовать и эффективно дополнять друг друга.

Статья написана Тимом Энсмингером, менеджером по продукту, и Мэтью Лаппином, техническим менеджером по продукту, оба в AutomationDirect (Камминг, штат Джорджия). Для дополнительной информации посетите здесь.