Voivatko teollisuustietokoneet korvata PLC:t?
2025-11-11
Ohjaustoimintojen osalta tietokoneet pystyvät yleensä tekemään kaiken, mitä PLC:t voivat tehdä, ja joskus tietokoneet voivat tehdä sen jopa paremmin. Teollisuustietokoneet voivat osittain korvata PLC:t tietyissä teollisissa ohjausskenaarioissa, mutta näiden kahden välillä on merkittäviä eroja toiminnallisen sijainnin, luotettavuuden ja kustannusten suhteen, ja valinta tulee tehdä erityistarpeiden perusteella.
Toiminnalliset paikannuserot: PLC:t on suunniteltu erityisesti teolliseen ohjaukseen. Niiden ydintoimintoja ovat logiikkaohjaus (kuten tikapuukaavion ohjelmointi), reaaliaikainen vaste ja häiriöntorjuntaominaisuudet. Ne soveltuvat perusohjaustehtävien, kuten määrien, ajastimien ja laskurien kytkentään.
Luotettavuus ja ympäristöystävällisyys
PLC:t käyttävät teollisuustason rakenteita (kuten ilman tuuletinta, laajaa lämpötila-aluetta, pölyn- ja vedenkestävyyttä), mikä mahdollistaa vakaan toiminnan ankarissa ympäristöissä, joissa on voimakasta sähkömagneettista häiriötä ja tärinää, jolloin vikojen välinen keskimääräinen aika (MTBF) on yli 20 000 tuntia.
Kustannukset ja ylläpito
PLC:iden kustannukset ovat alhaisemmat, niitä on helppo ylläpitää ja niillä on alhainen oppimiskäyrä tikapuulogiikkaohjelmointiin, joten ne sopivat pieniin ja keskisuuriin ohjausprojekteihin.
Teollisuustietokoneet ovat kalliimpia ja vaativat ammattimaista huoltoa, joten ne sopivat monimutkaisia laskelmia tai ihmisen ja koneen välistä vuorovaikutusta vaativiin skenaarioihin.
Sovellus
PLC: Käytetään sovelluksissa, jotka vaativat suurta reaaliaikaista suorituskykyä ja luotettavuutta, kuten tuotantolinjan ohjaus, laitteiden lukitus ja turvallisuussuoja.
Teollinen PC: Käytetään sovelluksissa, jotka vaativat korkean suorituskyvyn laskentaa, kuten tiedonkeruu, visuaalinen tarkastus ja hajautettu ohjaus; käytetään usein yhdessä PLC:n kanssa.
Teknologiatrendit: Joitakin huippuluokan teollisuustietokoneita (kuten PC-pohjaisia automaatiojärjestelmiä) on käytetty monimutkaisissa ohjaussovelluksissa, kuten autoteollisuudessa ja älykkäissä tehtaissa, mutta luotettavuuden parantamiseksi tarvitaan modulaarista suunnittelua ja redundantteja kokoonpanoja.
Sulautettu B5300-tuulettimeton teollisuustietokone käyttää vähätehoisia Intel® Celeron/Atom/Core-suorittimia, mikä takaa vakaan suorituskyvyn.
Se toimii 24/7 ja ylläpitää vakaan toiminnan myös epävakaissa ympäristöissä ja täyttää erilaisten kaupallisten, automatisoitujen ja valvomattomien laitteiden tarpeet. Tietyissä tilanteissa se voi korvata kokonaan PLC-pohjaiset teollisuuden ohjauslaitteet.
Teollisuustietokoneilla ja PLC:illä on kullakin ainutlaatuiset etunsa ja sovelluksensa teollisuusautomaatiossa. Tulevaisuudessa ne voivat osoittaa konvergenssitrendiä, mutta mahdollisuus, että toinen korvaa toisen kokonaan, on pieni.
Sen jälkeen, kun teollisuus-PC:t otettiin käyttöön sotilasteollisuuden automaatiossa 1990-luvun alussa, ne ovat tunkeutuneet tasaisesti eri aloille ja yleistyneet. Tämä johtuu PC-tietokoneiden avoimuudesta, niiden runsaista laitteistoista, ohjelmistoista ja henkilöstöresursseista, laajan insinööri- ja teknisen henkilöstön tuesta sekä niiden tutumisesta laajalle yleisölle. PC-pohjaisten (mukaan lukien sulautetut PC:t) teollisuuden ohjausjärjestelmien käyttöaste on kasvanut nopeasti. Suuret ohjelmoitavien logiikkaohjainten (PLC) valmistajat ja teollisuuden ohjausjärjestelmien integraattorit ovat myös omaksuneet teollisen PC-teknologian, mikä tekee PC-pohjaisesta teollisesta ohjaustekniikasta yhden valtavirran teknologioista tämän vuosisadan alussa.
Teollisuustietokoneiden alhaiset kustannukset ovat toinen tärkeä tekijä, joka edistää niiden potentiaalia teollisuuden ohjausautomaation päävirtana. Perinteisissä automaatiojärjestelmissä perusautomaatio on suurelta osin monopolisoitu PLC:t ja DCS:t, kun taas prosessi- ja hallintaautomaatio koostuu pääasiassa erilaisista huippuluokan prosessitietokoneista tai minitietokoneista. Niiden laitteistojen, järjestelmäohjelmistojen ja sovellusohjelmistojen korkea hinta pelottaa monia yrityksiä. Yrityksen kehityksen alkuvaiheessa tai puolivälissä edullisen teollisuuden ohjausautomaation valinta on suositeltava vaihtoehto. Lisäksi, koska teolliset PC-pohjaiset ohjaimet ovat osoittautuneet yhtä luotettaviksi kuin PLC:t, käyttäjät ja huoltohenkilöstö hyväksyvät ne helposti, ne on helppo asentaa ja käyttää ja tarjoavat edistyneitä diagnostiikkatoimintoja, ne tarjoavat järjestelmäintegraattoreille joustavampia vaihtoehtoja. Siksi yhä useammat valmistajat ovat alkaneet ottaa käyttöön teollisia PC-ohjausratkaisuja tuotantoprosesseihinsa.
On ennakoitavissa, että teollisuustietokoneiden ja logiikkojen välinen kilpailu keskittyy ensisijaisesti huippuluokan sovelluksiin, joissa data on monimutkaista ja laitteiden integrointi korkeaa. Kun tarkastellaan kehityssuuntia, ohjausjärjestelmien tulevaisuus on todennäköisesti teollisuustietokoneiden ja logiikkatietokoneiden välillä, ja merkkejä tästä lähentymisestä on jo näkyvissä. Kenttäväylätekniikka, ohjelmoitavat logiikkaohjaimet (PLC:t) ja teollisuustietokoneet täydentävät ja edistävät toisiaan vielä pitkään, mutta teollisuustietokoneiden edut korostuvat ja niiden käyttöalue laajenee nopeasti kaikille teollisuuden ohjauksen osa-alueille.
Integroidut hallinta- ja ohjausjärjestelmät
Internet-teknologian syvenemisen myötä teollisuuden ohjauksen alalle ohjaus- ja hallintajärjestelmien integroinnista on tullut väistämätöntä. Tämä mahdollistaa pitkään halutut tavoitteet integroidun hallinnan ja ohjauksen, teollisuusyritysten informatoinnin ja verkkopohjaisen automaation teollisuusautomaatioteollisuudessa. Integroidun hallinnan ja ohjauksen avulla yritykset voivat valita parhaat ratkaisut, jotka todella sopivat uuteen taloudelliseen aikakauteen, mikä parantaa tuotannon tehokkuutta ja parantaa markkinoiden kilpailukykyä. Siksi uusi suunta teollisuuden ohjausteknologian kehityksessä on toteuttaa avoimia, hajautettuja älykkäitä järjestelmiä Ethernet- ja Web-teknologioiden avulla, jotka tarjoavat modulaarisia, hajautettuja ja uudelleenkäytettäviä Ethernet- ja TCP/IP-protokollastandardeihin perustuvia teollisia ohjausratkaisuja. Sen tärkein osa on verkkopohjaisten teollisuuden ohjaus- ja hallintaohjelmistojen kehittäminen.
Integroidun ohjausjärjestelmän rakentaminen sisältää useiden järjestelmien ja tekniikoiden integroinnin. Mitä tulee useiden järjestelmien integrointiin, ensimmäinen näkökohta on useiden järjestelmien integrointi kenttäohjausverkkoon, joka sisältää kolme integraatiomallia. Ensimmäinen on Fieldbus Control Systemsin (FCS) ja Data Control Systemsin (DCS) integrointi, jossa FCS toteuttaa perusmittaus- ja ohjaussilmukat ja DCS toimii ylemmän tason hallinta- ja koordinaattorina monimutkaisten edistyneiden ohjaus- ja optimointitoimintojen toteuttamisessa. Toinen on kenttäväyläohjausjärjestelmien (FCS), DCS:n ja PLC:ien integrointi, jossa monimutkaisissa logiikkalukitustilanteissa PLC ja FCS toteuttavat perusmittaus- ja ohjaussilmukat ja DCS toimii ylemmän tason hallinta- ja koordinaattorina monimutkaisten edistyneiden ohjaus- ja optimointitoimintojen toteuttamiseksi. Kolmas on useiden FCS:ien integrointi, joka käsittelee muunnosongelmia eri tietoliikenneprotokollien välillä. Tämä tarkoittaa keskittymistä eri kenttäväylälaitteiden yhteentoimivuuteen ja yhtenäisen konfiguroinnin, valvonnan ja ohjelmiston kehittämiseen saumattoman integroinnin saavuttamiseksi tinkimättä tai vaikuttamatta kunkin itsenäisen järjestelmän toimivuuteen ja suorituskykyyn. Toiseksi hallinta- ja valvontaverkkojen integrointi. Tulevaisuudessa yritysjohdossa suuri määrä tietoa tulee ohjausverkosta. Yrityssovellusohjelmistojärjestelmien rakentaminen, mukaan lukien reaaliaikaiset tietokannat, historialliset tietokannat, tiedon julkaiseminen, tiedon louhinta, mallilaskelmat, prosessisimulaatiot, reseptien suunnittelu, toiminnan optimointi, parametrien valvonta, poikkeamaanalyysi ja vikadiagnoosit, edellyttää erilaisten tietokantojen perustamista Internet-verkkosovellusverkkoympäristöön integroidun hallinnan ja ohjauksen saavuttamiseksi. Tämä tarjoaa älykästä päätöksentekotukea ohjausohjelmistolle ja arvokasta tietoa hallintaohjelmistolle.
Teknologian integraation kannalta tämä sisältää erilaisten teknologioiden, kuten laitteiden yhteentoimivuusteknologian, yleisen tiedonsiirtotekniikan, Ethernetin ja teollisen Ethernetin, integroinnin. Yleinen tiedonsiirtotekniikka sisältää DDE-dynaamisen tiedonsiirtotekniikan, NetDDE-verkkodynaamisen tiedonsiirtotekniikan, ODBC-avoin tietokantayhteysteknologian, COM/DCOM-komponenttiobjektimallin ja OPC-tekniikan. Ethernet+TCP/IP-teknologia mahdollistaa ohjausparametrien ja verkkosolmujen tilan suoran siirron ja jakamisen teollisuudessa yrityksen tietoverkossa, jolloin vältytään useiden protokollien olemassaolosta johtuvilta PLC:iden, DCS:iden ja FCS:ien integroinnissa.
Toiminnalliset paikannuserot: PLC:t on suunniteltu erityisesti teolliseen ohjaukseen. Niiden ydintoimintoja ovat logiikkaohjaus (kuten tikapuukaavion ohjelmointi), reaaliaikainen vaste ja häiriöntorjuntaominaisuudet. Ne soveltuvat perusohjaustehtävien, kuten määrien, ajastimien ja laskurien kytkentään.
Luotettavuus ja ympäristöystävällisyys
PLC:t käyttävät teollisuustason rakenteita (kuten ilman tuuletinta, laajaa lämpötila-aluetta, pölyn- ja vedenkestävyyttä), mikä mahdollistaa vakaan toiminnan ankarissa ympäristöissä, joissa on voimakasta sähkömagneettista häiriötä ja tärinää, jolloin vikojen välinen keskimääräinen aika (MTBF) on yli 20 000 tuntia.
Kustannukset ja ylläpito
PLC:iden kustannukset ovat alhaisemmat, niitä on helppo ylläpitää ja niillä on alhainen oppimiskäyrä tikapuulogiikkaohjelmointiin, joten ne sopivat pieniin ja keskisuuriin ohjausprojekteihin.
Teollisuustietokoneet ovat kalliimpia ja vaativat ammattimaista huoltoa, joten ne sopivat monimutkaisia laskelmia tai ihmisen ja koneen välistä vuorovaikutusta vaativiin skenaarioihin.
Sovellus
PLC: Käytetään sovelluksissa, jotka vaativat suurta reaaliaikaista suorituskykyä ja luotettavuutta, kuten tuotantolinjan ohjaus, laitteiden lukitus ja turvallisuussuoja.
Teollinen PC: Käytetään sovelluksissa, jotka vaativat korkean suorituskyvyn laskentaa, kuten tiedonkeruu, visuaalinen tarkastus ja hajautettu ohjaus; käytetään usein yhdessä PLC:n kanssa.
Teknologiatrendit: Joitakin huippuluokan teollisuustietokoneita (kuten PC-pohjaisia automaatiojärjestelmiä) on käytetty monimutkaisissa ohjaussovelluksissa, kuten autoteollisuudessa ja älykkäissä tehtaissa, mutta luotettavuuden parantamiseksi tarvitaan modulaarista suunnittelua ja redundantteja kokoonpanoja.
Sulautettu B5300-tuulettimeton teollisuustietokone käyttää vähätehoisia Intel® Celeron/Atom/Core-suorittimia, mikä takaa vakaan suorituskyvyn.
Se toimii 24/7 ja ylläpitää vakaan toiminnan myös epävakaissa ympäristöissä ja täyttää erilaisten kaupallisten, automatisoitujen ja valvomattomien laitteiden tarpeet. Tietyissä tilanteissa se voi korvata kokonaan PLC-pohjaiset teollisuuden ohjauslaitteet.
Teollisuustietokoneilla ja PLC:illä on kullakin ainutlaatuiset etunsa ja sovelluksensa teollisuusautomaatiossa. Tulevaisuudessa ne voivat osoittaa konvergenssitrendiä, mutta mahdollisuus, että toinen korvaa toisen kokonaan, on pieni.
Teollinen PC-kehitys
Sen jälkeen, kun teollisuus-PC:t otettiin käyttöön sotilasteollisuuden automaatiossa 1990-luvun alussa, ne ovat tunkeutuneet tasaisesti eri aloille ja yleistyneet. Tämä johtuu PC-tietokoneiden avoimuudesta, niiden runsaista laitteistoista, ohjelmistoista ja henkilöstöresursseista, laajan insinööri- ja teknisen henkilöstön tuesta sekä niiden tutumisesta laajalle yleisölle. PC-pohjaisten (mukaan lukien sulautetut PC:t) teollisuuden ohjausjärjestelmien käyttöaste on kasvanut nopeasti. Suuret ohjelmoitavien logiikkaohjainten (PLC) valmistajat ja teollisuuden ohjausjärjestelmien integraattorit ovat myös omaksuneet teollisen PC-teknologian, mikä tekee PC-pohjaisesta teollisesta ohjaustekniikasta yhden valtavirran teknologioista tämän vuosisadan alussa.
Teollisuustietokoneiden alhaiset kustannukset ovat toinen tärkeä tekijä, joka edistää niiden potentiaalia teollisuuden ohjausautomaation päävirtana. Perinteisissä automaatiojärjestelmissä perusautomaatio on suurelta osin monopolisoitu PLC:t ja DCS:t, kun taas prosessi- ja hallintaautomaatio koostuu pääasiassa erilaisista huippuluokan prosessitietokoneista tai minitietokoneista. Niiden laitteistojen, järjestelmäohjelmistojen ja sovellusohjelmistojen korkea hinta pelottaa monia yrityksiä. Yrityksen kehityksen alkuvaiheessa tai puolivälissä edullisen teollisuuden ohjausautomaation valinta on suositeltava vaihtoehto. Lisäksi, koska teolliset PC-pohjaiset ohjaimet ovat osoittautuneet yhtä luotettaviksi kuin PLC:t, käyttäjät ja huoltohenkilöstö hyväksyvät ne helposti, ne on helppo asentaa ja käyttää ja tarjoavat edistyneitä diagnostiikkatoimintoja, ne tarjoavat järjestelmäintegraattoreille joustavampia vaihtoehtoja. Siksi yhä useammat valmistajat ovat alkaneet ottaa käyttöön teollisia PC-ohjausratkaisuja tuotantoprosesseihinsa.
On ennakoitavissa, että teollisuustietokoneiden ja logiikkojen välinen kilpailu keskittyy ensisijaisesti huippuluokan sovelluksiin, joissa data on monimutkaista ja laitteiden integrointi korkeaa. Kun tarkastellaan kehityssuuntia, ohjausjärjestelmien tulevaisuus on todennäköisesti teollisuustietokoneiden ja logiikkatietokoneiden välillä, ja merkkejä tästä lähentymisestä on jo näkyvissä. Kenttäväylätekniikka, ohjelmoitavat logiikkaohjaimet (PLC:t) ja teollisuustietokoneet täydentävät ja edistävät toisiaan vielä pitkään, mutta teollisuustietokoneiden edut korostuvat ja niiden käyttöalue laajenee nopeasti kaikille teollisuuden ohjauksen osa-alueille.
Integroidut hallinta- ja ohjausjärjestelmät
Internet-teknologian syvenemisen myötä teollisuuden ohjauksen alalle ohjaus- ja hallintajärjestelmien integroinnista on tullut väistämätöntä. Tämä mahdollistaa pitkään halutut tavoitteet integroidun hallinnan ja ohjauksen, teollisuusyritysten informatoinnin ja verkkopohjaisen automaation teollisuusautomaatioteollisuudessa. Integroidun hallinnan ja ohjauksen avulla yritykset voivat valita parhaat ratkaisut, jotka todella sopivat uuteen taloudelliseen aikakauteen, mikä parantaa tuotannon tehokkuutta ja parantaa markkinoiden kilpailukykyä. Siksi uusi suunta teollisuuden ohjausteknologian kehityksessä on toteuttaa avoimia, hajautettuja älykkäitä järjestelmiä Ethernet- ja Web-teknologioiden avulla, jotka tarjoavat modulaarisia, hajautettuja ja uudelleenkäytettäviä Ethernet- ja TCP/IP-protokollastandardeihin perustuvia teollisia ohjausratkaisuja. Sen tärkein osa on verkkopohjaisten teollisuuden ohjaus- ja hallintaohjelmistojen kehittäminen.
Integroidun ohjausjärjestelmän rakentaminen sisältää useiden järjestelmien ja tekniikoiden integroinnin. Mitä tulee useiden järjestelmien integrointiin, ensimmäinen näkökohta on useiden järjestelmien integrointi kenttäohjausverkkoon, joka sisältää kolme integraatiomallia. Ensimmäinen on Fieldbus Control Systemsin (FCS) ja Data Control Systemsin (DCS) integrointi, jossa FCS toteuttaa perusmittaus- ja ohjaussilmukat ja DCS toimii ylemmän tason hallinta- ja koordinaattorina monimutkaisten edistyneiden ohjaus- ja optimointitoimintojen toteuttamisessa. Toinen on kenttäväyläohjausjärjestelmien (FCS), DCS:n ja PLC:ien integrointi, jossa monimutkaisissa logiikkalukitustilanteissa PLC ja FCS toteuttavat perusmittaus- ja ohjaussilmukat ja DCS toimii ylemmän tason hallinta- ja koordinaattorina monimutkaisten edistyneiden ohjaus- ja optimointitoimintojen toteuttamiseksi. Kolmas on useiden FCS:ien integrointi, joka käsittelee muunnosongelmia eri tietoliikenneprotokollien välillä. Tämä tarkoittaa keskittymistä eri kenttäväylälaitteiden yhteentoimivuuteen ja yhtenäisen konfiguroinnin, valvonnan ja ohjelmiston kehittämiseen saumattoman integroinnin saavuttamiseksi tinkimättä tai vaikuttamatta kunkin itsenäisen järjestelmän toimivuuteen ja suorituskykyyn. Toiseksi hallinta- ja valvontaverkkojen integrointi. Tulevaisuudessa yritysjohdossa suuri määrä tietoa tulee ohjausverkosta. Yrityssovellusohjelmistojärjestelmien rakentaminen, mukaan lukien reaaliaikaiset tietokannat, historialliset tietokannat, tiedon julkaiseminen, tiedon louhinta, mallilaskelmat, prosessisimulaatiot, reseptien suunnittelu, toiminnan optimointi, parametrien valvonta, poikkeamaanalyysi ja vikadiagnoosit, edellyttää erilaisten tietokantojen perustamista Internet-verkkosovellusverkkoympäristöön integroidun hallinnan ja ohjauksen saavuttamiseksi. Tämä tarjoaa älykästä päätöksentekotukea ohjausohjelmistolle ja arvokasta tietoa hallintaohjelmistolle.
Teknologian integraation kannalta tämä sisältää erilaisten teknologioiden, kuten laitteiden yhteentoimivuusteknologian, yleisen tiedonsiirtotekniikan, Ethernetin ja teollisen Ethernetin, integroinnin. Yleinen tiedonsiirtotekniikka sisältää DDE-dynaamisen tiedonsiirtotekniikan, NetDDE-verkkodynaamisen tiedonsiirtotekniikan, ODBC-avoin tietokantayhteysteknologian, COM/DCOM-komponenttiobjektimallin ja OPC-tekniikan. Ethernet+TCP/IP-teknologia mahdollistaa ohjausparametrien ja verkkosolmujen tilan suoran siirron ja jakamisen teollisuudessa yrityksen tietoverkossa, jolloin vältytään useiden protokollien olemassaolosta johtuvilta PLC:iden, DCS:iden ja FCS:ien integroinnissa.
Suositeltava
