Vergeleken met de oorspronkelijke missie van de programmeerbare logische controller (PLC), heeft de automatiseringscontroller veel meer functies dan het vervangen van het relais. Nu kan de controller logica, beweging, robotica integreren en communiceren met andere machines en managementsystemen. De prestaties kunnen variëren van eenvoudige apparaten tot multi-coreprocessors.
Het verschil tussen traditionele PLC, programmeerbare automatiseringscontroller (PAC) en industriële besturingscomputer (IPC) heeft voornamelijk te maken met verwerkingskracht en prestaties, maar de grenzen daartussen vervagen geleidelijk. Door de naleving van de programmeerspecificatie International Electro Technical Commission (IEC) 61131-3 heeft de besturingssoftware een zekere mate van standaardisatie bereikt. Het krachtige realtime besturingssysteem dat op de achtergrond draait, vermijdt de afhankelijkheid van het Microsoft Windows-besturingssysteem. Daarom is de term"IPC-gebaseerde controle" kan nauwkeuriger zijn als het wordt gewijzigd in"Intel-gebaseerd of AMD-gebaseerd" en kan de krachtige mainstream-processors weerspiegelen die worden gebruikt.
Aangezien de huidige automatiseringscontrollers meer kunnen dan logische verwerking, kan PLC dat zijn:een achterhaalde term. Omdat alle automatiseringscontrollers programmeerbaar zijn, is de"P" in PAC lijkt ook overbodig. De controller is in feite een computer die meerdere besturingssystemen (realtime, Microsoft Windows en Linux) op dezelfde processor kan draaien. IPC kan worden gebruikt voor controle, gegevensverzameling en nieuwe taken die voortdurend opkomen, zoals edge computing.
De responstijd van traditionele PLCI/O-communicatie is afhankelijk van de netwerkprestaties, number van knooppunten, communicatievolume, CPU-prestaties en CPU-belasting; het gebruik van striktere integratie en open IEC61131-technologieontwerp, gecentraliseerd softwarebeheer en gedecentraliseerde programma-uitvoering kunnen de prestaties verbeteren.
Overwegingen van de controllerfunctie
In dezelfde softwareomgeving en hetzelfde programma wordt het draaien op dezelfde processor en het coördineren van de functies van alle machines een populaire trend. Dit vereist de synchronisatie van machinefuncties en het gebruik van een modulaire codestructuur om een georganiseerde en samenhangende aanpak mogelijk te maken. Desalniettemin hebben sommige gebieden niet zoveel geïntegreerde besturing nodig, zoals eenvoudige toepassingen, er is geen uitbreidingsplan. De complexiteit en prestatie-eisen van de applicatie bepalen de specificaties van de controller. Er zijn veel factoren waarmee u rekening moet houden bij het kiezen van een controller. Afhankelijk van de toepassing moet u mogelijk rekening houden met de volgende overwegingen.
Logica
De basisvraag naar logische besturing is de reden waarom we automatiseringscontrollers PLC blijven noemen. PLC open is een organisatie die verantwoordelijk is voor het onderhouden en uitbreiden van de reikwijdte van de IEC61131-3 programmeerstandaard en het beheren van een grote hoeveelheid kennis, training en bibliotheken. De activiteiten van de organisatie' gaan veel verder dan de logische controle, waaronder sport, beveiliging, OPC unified architecture (UA), XML, enz.
Beweging over meerdere assen
Afhankelijk van verschillende vereisten, zoals applicatiecomplexiteit en bewegingssynchronisatie, kan de automatiseringscontroller tientallen of zelfs honderden bewegingsassen aansturen. Met de ontwikkeling van de wet van Moore' en industriestandaarden zijn onafhankelijke bewegings- of robotcontrollers met speciale bewegingsnetwerken niet langer nodig.
Cyberbeveiliging
In Noord-Amerika is bekabelde netwerkbeveiliging nog steeds de eerste keuze. De netwerkbeveiligingsfaciliteit en de apparatuur die de machine bestuurt, draaien op hetzelfde netwerk, waarvan is bewezen dat het een effectieve besturingsfunctie is. De realisatie van netwerkbeveiliging kan worden gerealiseerd vanaf de redundante kern op de besturingsprocessor, naar de afzonderlijke veiligheidscontroller en vervolgens naar de veiligheidsingang/uitgang (I/O) in het kleine systeem. Cyberbeveiliging strekt zich ook uit tot sportveiligheid en robotfuncties, waardoor machines in een veilige modus kunnen werken in plaats van direct uit te schakelen, wat een uitstekende operationele efficiëntie kan bieden.
Robotintegratie
Dezelfde automatiseringscontroller kan meerdere Delta-robots, SCARA-robots, knik- en portaalrobots en andere machinefuncties integreren. Bovendien is het mogelijk om bewegingsfuncties uit te voeren in een IEC61131-3-compatibele omgeving. Dankzij het ingebouwde stapelalgoritme naar de montagemodus kan de speciale robotcontroller waardevolle functies blijven bieden.
Machinebewaking
Het bewaken van de bedrijfsomstandigheden van machines is een belangrijk onderdeel van het voorspellen van onderhoudsschema's en het verminderen van ongeplande uitvaltijd. De controller kan gecombineerd worden met diverse bestaande sensoren (zoals temperatuurvoelers en accelerometers) om de actuele situatie te monitoren. Voordat zich een catastrofale storing voordoet, helpt machinebewaking ook om afwijkingen op te sporen. Energiemonitoring kan ook worden toegepast op het gebruik van perslucht, het gebruik van aardgas in heaters en drogers en het gebruik van water in het proces.
Gegevensverwerking
De automatiseringscontroller kan een netwerk, een OPCUA-server en een client zijn. Ze hebben de functie om Industrial Internet of Things (IIoT) data te verzamelen en kunnen vanuit de cloud of terminal instructies ontvangen om het proces te optimaliseren. Automatiseringscontrollers sturen meestal gegevens naar het Manufacturing Execution System (MES), Enterprise Resource Planning (ERP), Overall Equipment Efficiency (OEE), Trusted Platform Module (TPM) en Product Lifecycle Management (PLM)-software. In de IIoT-omgeving is het ook erg belangrijk om bruikbare analysegegevens te ontvangen.
Automatische configuratie
Voorheen moest het vervangen van nieuwe componenten (zoals schijven) handmatig de juiste firmwareversie voor het apparaat bepalen en laden. Nu kan de automatiseringscontroller automatisch de apparatuur lezen en de technicus eraan herinneren de nodige aanpassingen te maken zonder handmatige tussenkomst.
Communicatief vermogen:
Tegenwoordig hebben zelfs goedkope controllers een of meer Ethernet-communicatiepoorten om te communiceren met HMI, beheersystemen, programmering en andere niet-tijdkritische taken. Voor de controller is het al heel gebruikelijk om een bepaald type industrieel Ethernet-protocol te ondersteunen, zoals EtherNet/IP, EtherCAT, Powerlink, Profinet, enz., om een deterministisch netwerk te vormen. Helaas is er momenteel geen universeel erkende industriële Ethernet-standaard die snelle, deterministische communicatie kan bieden die geschikt is voor machinebesturing.De ontwikkeling van Time Sensitive Networks (TSN) heeft echter hoge verwachtingen gewekt. TSN zal, samen met OPCUA en OPCUA Pub-Sub (Pub-Sub), meer zekerheid geven aan de IEEE802-reeks van Ethernet-standaarden. De Industrial Internet Alliance heeft er een testbed voor opgezet en veel leveranciers van industriële automatisering hebben eraan deelgenomen om de haalbaarheid van TSN in machine-to-machine-communicatie te bewijzen.TSN is erg belangrijk, vooral omdat om IIoT te laten werken, het noodzakelijk is om de interoperabiliteit van communicatie tussen verschillende besturingsplatforms in de fabriek, onderneming en in de cloud te realiseren. Als een seriële interface nodig is, moet deze specifiek worden gedefinieerd, omdat seriële communicatie momenteel minder wordt gebruikt.
Installatie formulier
Hieronder volgen de 3 meest voorkomende soorten installatie van automatiseringscontrollers.
1) IP20, kastinstallatie: Dit is een veelgebruikte installatievorm voor traditionele PLC's. Er is een aparte HMI, die meestal gebruikmaakt van integrale I/O-modules voor backplane/rail-installatie of I/O-modules voor installatie op afstand.
2) IP65/67/69K-afdichting, installatie op basis of voorpaneel: deze vorm integreert HMI en controller en gebruikt een installatie van het rocker-type, die de ergonomische voordelen van het apparaat volledig kan benutten, dus het is steeds populairder geworden. Naast besturing kan dit formulier ook pc-functies integreren om verschillende Microsoft Windows-applicaties te draaien, zoals HMI, hoewel de trend van webgebaseerde HMI steeds duidelijker wordt. Vergeleken met vergelijkbare controllers zijn controllers op een basis vaak duurder dan op een paneel gemonteerd, vereisen ze roestvrijstalen schotten en hogere afdichtingsvereisten.
3) IP20, kasttype industriële computer, met onafhankelijke HMI: Net als een geïntegreerd formulier kan dit formulier ook worden gebruikt als een controller met een realtime besturingssysteem, verschillende computerbesturingssystemen en netwerkdiensten. De controller kan onafhankelijk zijn en de industriële computer is bedoeld voor niet-controlerende taken zoals edge, fog of cloud computing. Geschiedenisbibliotheken, serialisatie en visuele inspectie zijn ook veelvoorkomende toepassingen. Leveranciers van geavanceerde automatisering kunnen gebruikers een reeks PLC-producten bieden die aan verschillende behoeften voldoen, bijvoorbeeld van micro-PLC's met vaste I/O tot mid-range PLC's tot modulaire PLC-systemen die duizenden I/O's aankunnen.
schaalbaarheid
Hoewel de software-ontwikkelomgeving meestal hardware gerelateerd is (ultrakleine, micro-, middelgrote en grote PLC's), is het ook mogelijk om in een hardware-onafhankelijke ontwikkelomgeving te werken. Dit betekent dat eerst het project kan worden geprogrammeerd en vervolgens de besturingshardware kan worden geselecteerd of gewijzigd. Deze flexibiliteit kan worden uitgebreid tot motor- en aandrijvingstypen. De low-end stepper of inverter kan hetzelfde programma delen met de high-end servo. Wanneer een reeks apparaten is ontworpen om het hergebruik van belangrijke software-elementen mogelijk te maken, zijn schaalbaarheidsvereisten bijzonder kritisch.
CPU-prestaties
Er zijn veel soorten, van low-end tot multi-core processors om uit te kiezen, maar hun prestaties zullen elkaar overlappen. Daarom wordt aanbevolen om samen te werken met het technische ondersteunings- en verkoopteam van de technologieleverancier om de beste kosteneffectieve oplossing te kiezen voor de verwachte toepassingsvereisten, omdat ze hun producten beter kennen.Idealiter zou de processor uitbreidbaar moeten zijn, zodat de besturingssoftware compatibel kan zijn met alle producten op de productlijn van de controller. Leveranciers van automatiseringstechnologie zullen voldoende inventaris van belangrijke componenten voorbereiden om de productbeschikbaarheid te garanderen en migratiediensten voor alternatieven te bieden.Daarnaast is het noodzakelijk om te bepalen of stille werking vereist is en wat de verwachte omgevingstemperatuur is voor het installeren van de controller. Andere koelingsopties zijn ventilatoren, airconditioners, radiatoren en waterkoeling.
RAM
Solid-state geheugen is erg populair geworden in automatiseringscontrollers, verwijderbare media (zoals C-Fast-kaarten) en permanent geïnstalleerde applicaties die meer kostengevoelig zijn. Het voordeel van verwisselbaar geheugen is dat het eenvoudig kan worden vervangen, dat het handig is om back-ups te maken en op te slaan en dat het eenvoudig is om de geheugencapaciteit uit te breiden.
U moet echter voorzichtig zijn bij het gebruik van industriële geheugenkaarten en ervoor zorgen dat de media voldoen aan de specificaties die door de toepassing worden vereist. Verschillende opslagtypes hebben een verschillende levensduur, die afhankelijk is van de lees- en schrijfcyclus. Dit is ook een onderwerp dat besproken moet worden met automatiseringsleveranciers.