Sedan introduktionen av programmerbara logiska styrenheter (PLC) har en mängd olika automationsstyrenheter migrerat till industriella applikationer, inklusive programmerbara automationsstyrenheter (PAC) och dagens avancerade programmerbara industrikontroller (EPIC). Användare har fler valmöjligheter när det gäller kostnad, fotavtryck, input/output (I/O) densitet, fältbusskompatibilitet, kommunikation, programmeringsmöjligheter och bearbetningshastighet, och konkurrensen mellan ledande styrenhetsleverantörer har intensifierats.
För marknaden är mångfald ofta fördelaktigt, men det kan också vara frustrerande för ingenjörer och slutanvändare. Att välja en viss kontrollplattform är en-långsiktig investering, med tillhörande utgifter som utbildning och supportavtal. Beslutsfattare vill få vad de har för pengarna.
Men innan man uttrycker sitt stöd för frågan är det värt att ta en titt på hur branschen utvecklas. Vilka är drivkrafterna bakom de olika styrlösningstrenderna? Hur ser dessa trender ut just nu? Hur kan användare investera i automatisering i framtiden för att säkerställa framgång?
Evolutionära mönster för industriella styrenheter
När man undersöker framstegen inom automation och kontroll under de senaste decennierna, är det tydligt att se hur ett antal specifika teknikiterationer har drivit utvecklingen av nya I/O- och kontrollfunktioner.
Till exempel, när de första I/O-systemen utvecklades, förlitade sig fältkontroll- och avkänningsanordningar också på elektromagnetiska och pneumatiska komponenter som var begränsade av fysiska egenskaper som skulle äventyra deras livslängd. Kompakta,-lågspänningskomponenter, som solid-reläer, skapade behovet av fler alternativ för användare att integrera I/O direkt i sina system. Detta ledde till den första modulära I/O, samtidigt som elektronikföretagen tog in hög-teknologisk datoranvändning i mainstream. Den känsliga elektroniken i dessa system krävde extern I/O för att kunna interagera med den verkliga världen. Detta var det första seriellt adresserbara I/O-racket, som var ett alternativ till rack-baserad I/O i PLC:er.
Övergången från dedikerade, fristående-I/O-enheter till modulär I/O till buss I/O exemplifierar konceptet med återanvändning i industriell styrning. Nästa-generations kontrollplattformar innehåller inbäddade I/O-behandlingskretsar. Moduler har utökats från 1 I/O-kanal till 32 kanaler, till att nu ha I/O inbyggd i PLC:er och andra monolitiska enheter. I vissa fall, med korrekt konfiguration, kan varje I/O-kanal acceptera en mängd olika signaltyper.
Denna modell visar hur innovation sprider sig i en bransch: med tiden blir individuella innovationer modulära, samarbetar med andra teknologier och blir sedan inbäddade i dessa teknologier som en del av en ny innovationscykel.
För PLC:er och PAC:er tillhandahåller denna modell mindre styrenheter och I/O-moduler. Eftersom matematik- och programmeringsprocessorfunktioner är integrerade direkt i styrkortet och andra enheter som I/O, sändare och nätverksgateways, realiseras mer datorkraft "per kvadrattum". Med tiden återspeglas samma mönster i migreringen av nya inbyggda kommunikationsgränssnitt och protokollstandarder till styrenheten.
Interkonvergens av olika teknologier
Trenden mot inbördes-konvergens är sammanflätad med integrationscykeln, och tekniska innovationer utanför den industriella kontrollmarknaden gör sig gradvis in i kontrollerna. En titt på historien om buss I/O visar hur denna trend har lett till utvecklingen av nya kontrollerfunktioner.
Från seriell buss I/O, utökade parallella I/O-bussar och andra lösningar som gjorde det möjligt för mini- och mikro-datorer att interagera med I/O. Detta inspirerade också idén att utveckla fristående-I/O-kommunikationsprocessorer som separerade I/O från datorn och gjorde det möjligt för alla datorer med en kommunikationsport att interagera med den.
När I/O-moduler och processorer förbättrades kunde tidiga hybridkontroller också tillhandahålla analog signalbehandling, som vid den tiden endast var tillgänglig i distribuerade styrsystem (DCS). Eftersom ladder logic-program (ett PLC-programmeringsspråk) ursprungligen inte var avsedda att hantera analoga dataformat ledde detta till skapandet av nya programmeringsspråk för hybridkontroller.
Sedan började-lågkostnadsalternativ till IBM PC att översvämma marknaden. Eftersom PC:n är hybridsystemets primära kontrollfunktion väcker detta farhågor om tillförlitlighet. Det var viktigt för leverantörer att utveckla industri-förbättrade alternativ som kombinerade I/O-, nätverks- och programmeringskomponenterna från de tidigare hybridlösningarna till ett enda system, som blev känt som PAC-systemet. PAC:en använde samma processor som datorn och kunde tillhandahålla en funktionsuppsättning som fyllde gapet mellan låg-kostnad, PLC- hög-kostnad, DCS-baserad nischmarknad för processkontroll.
Innovationer i hög-teknikföretag och PC-marknaden har öppnat möjligheter för industriell kontroll. Denna trend börjar accelerera tillsammans med den ökande konvergensen mellan områdena operationsteknologi (OT) och informationsteknologi (IT). Ett exempel är den våg av mobila lösningar som vuxit fram de senaste åren. Det återspeglas också i strävan efter big data, molnanalys och maskininlärningsstöd, teknologier som är födda utanför den industriella automationssektorn.
Controllers för framtiden
När trenden mot djupare och djupare teknologiintegration, större konvergens mellan industrier och större anslutning mellan enheter och system fortsätter att utvecklas, vad kommer framtidens styrenhet att ge oss?
Hur ska ingenjörer göra sina val för att säkerställa att de håller sig på topp med tekniktrender och hjälper till att maximera fördelarna för sina organisationer? Här är tre tips som hjälper tillverkande organisationer att välja rätt styrteknik för att uppnå sina mål.
1. Fokusera på design, inte funktion
Med en förståelse för att tekniken kommer att fortsätta att förbättras med tiden, bli tätare integrerad och inbäddad, är det nödvändigt att prioritera investeringar i styrsystem som inte kan ändras enkelt eller snabbt. Ingenjörer måste betona styrsystemets arkitektur snarare än några av dagens-iögonfallande funktioner.
2. Leta efter externa innovationer
Om ingenjörer designar system som utvecklas över tid och kan hålla jämna steg med digital transformation, vilket i sin tur minskar underhåll och omarbetning, kommer det att imponera på slutanvändarna, som kommer att minnas att tekniken som definierar framtiden vanligtvis kommer utifrån branschen.
3. Håll ett öppet sinne
Medan kampen om marknadsandelar inom proprietära teknologier hindrar innovation, öppnar stöd för öppna standarder oändliga möjligheter för alla. Anslutning är ett av målmåtten för Industry 4.0, och när anslutningsmöjligheterna ökar måste ingenjörer investera i teknik som kan skapa möjligheter för olika system att samarbeta.