ПЛК: ключевой элемент промышленного интернета вещей (IIoT)

В промышленном мире, становящемся всё более сложным, технологии являются संभлителем. Они позволяют собирать и осмысленно использовать данные новыми способами, ведя к лучшим решениям о ведении бизнеса. Возьмем, например, Промышленный интернет вещей (IIoT).

Менее чем за век мы видели трансформацию промышленности через третью промышленную революцию. Последний этап, Индустрия 4.0, представил идею умного завода. Сейчас мы достигаем переломного момента, когда технологии достаточно зрели, чтобы реализовать эту визию в глобальном масштабе. Джейми Смит из Control Techniques рассматривает ключевой элемент, делающий IIoT реальностью.

Мы прошли долгий путь со времен Индустрии 2.0

Если вернуться достаточно далеко во времена до ПЛК, у нас были релейные схемы, таймеры и электрические контурные регуляторы. Системы процессного управления были высокораспределенными и жестко пропроводенными по заводу. Мониторинг этих систем был трудоемким и часто требовал от техников ходить по заводу весь день. Как можно представить, это делало поиск неисправностей очень сложным. Явно серьезная проблема для высокомаржинальных бизнесов, где простой может стоить миллионы долларов. Это стимулировало растущий спрос на интегрированное управление. В результате инженеры начали искать надежную альтернативу релейной логике. Так появились программируемые логические контроллеры (ПЛК).

ПЛК раньше были настолько большими, что компании устанавливали их в центральных пультах управления из-за размеров и экологических требований. Они удаленно подключались к полевым устройствам огромными объемами кабеля. Даже со всеми дополнительными затратами ПЛК оказали огромное влияние. Неисправности стало легче находить, простой сократился, пропускная способность выросла, безопасность улучшилась. В конечном счете, дело сводилось к повышению рентабельности бизнеса, и ПЛК этого добились.

Переломный момент для Промышленного интернета вещей (IIoT)

Благодаря развитию технологий ПЛК стабильно уменьшались в размерах, стоимости и стали способны работать в более суровых условиях. Это открыло новые возможности для повышения уровня управления. Теперь мы можем соединить все наши станки, на нескольких заводах, в любой точке мира. Эти станки могут выполнять главную программу, поступающую от меньшего центрального контроллера к отдельным ПЛК. Для менее сложных процессов простой внешний ПЛК на устройстве устраняет необходимость в сложных и дорогих электромеханических вариантах.

Больше компаний смогут воспользоваться преимуществами IIoT по мере того, как технологии становятся более доступными. Например, определенные недорогие частотные преобразователи теперь поставляются со встроенным ПЛК без дополнительной стоимости. Это должно быть очень привлекательно для OEM-производителей.

Основные преимущества децентрализованного ПЛК

1. Большие ПЛК могут быть дорогими. Один вариант — убрать центральный контроллер и распределить работу по меньшим ПЛК. Стоимость можно еще снизить, используя частотный преобразователь со встроенным ПЛК.
2. При модернизации или изменении системы может потребоваться дополнительное программирование. В централизованной системе это может означать остановку всей производственной линии. Альтернатива — локальный контроллер, который можно изолировать, оставив остальную линию работать.
3. В некоторых случаях процессы идут слишком быстро для мгновенной реакции центрального контроллера. Децентрализованный контроллер позволяет уменьшить задержку, повышая время бесперебойной работы.
4. Легко подключаться, когда блок находится рядом с оператором. Это дает возможности: трендовый анализ, сигнализация, дозирование или даже печать.
5. Трудно диагностировать неисправности в одной большой системе, в отличие от работы с меньшими. Распределенное ПО управления легче поддерживать, так как меньше информации для анализа.
6. Полевые распределенные контроллеры не зависят полностью от центрального. Если центральный контроллер уходит в аварию, весь процесс не остановится. Это позволяет пользователю продолжить процесс.
7. Большое преимущество распределенной системы — легче разделение. Можно реализовать усиленную безопасность с зоновыми замками или световыми барьерами.

В защиту централизованных систем

Есть причины, почему многие всё еще используют централизованные системы. Во-первых, они проверены многолетним опытом как эффективный способ управления заводскими коммуникациями. Смена системы была бы дорогой и контрпродуктивной — зачем вводить лишний простой, когда что-то уже хорошо работает?

Для нового оборудования децентрализация может добавить лишней сложности, которой не нужно. В отраслях, где воздушные частицы или температура могут вызывать сбои, простая настройка с кондиционированным центральным ПЛК — лучший вариант.

Самое главное — в вашей системе должен быть мастер. То есть один ПЛК, который отправляет главные команды остальной системе. Обычно это мощные процессоры, рассылающие сообщения меньшим ведомым ПЛК. Прелесть этого подхода — сохраняем централизованное управление, но получаем автономию отдельных частей системы.

Ключевой элемент перемен

До недавнего времени размер, стандарты связи и ПО навязывали наш выбор. Они заставляли нас при проектировании оборудования. Возможности IIoT вот-вот станут реальностью. Вскоре появятся новые бизнесы, предлагающие те же продукты, но более интеллектуальные, повышающие время бесперебойной работы.

Вопрос в том: готовы ли вы к следующей волне инноваций и наступлению зрелости Промышленного интернета вещей (IIoT)?