האם מחשבים תעשייתיים יכולים להחליף את ה-PLC?
2025-11-11
במונחים של פונקציות בקרה, מחשבים יכולים בדרך כלל לעשות כל מה ש-PLC יכול לעשות, ולפעמים מחשבים יכולים לעשות את זה אפילו טוב יותר. מחשבי PC תעשייתיים יכולים להחליף חלקית PLC בתרחישי בקרה תעשייתיים מסוימים, אך ישנם הבדלים משמעותיים בין השניים מבחינת מיקום פונקציונלי, אמינות ועלות, והבחירה צריכה להיעשות על סמך צרכים ספציפיים.
הבדלי מיקום פונקציונליים: PLCs מתוכננים במיוחד עבור בקרה תעשייתית. פונקציות הליבה שלהם הן שליטה לוגית (כגון תכנות דיאגרמות סולם), תגובה בזמן אמת ויכולות נגד הפרעות. הם מתאימים לטיפול במשימות בקרה בסיסיות כמו החלפת כמויות, טיימרים ומונים.
אמינות והתאמה סביבתית
PLCs משתמשים בעיצובים ברמה תעשייתית (כגון פעולה ללא מאוורר, טווח טמפרטורות רחב, עמידות בפני אבק ומים), המאפשרים פעולה יציבה בסביבות קשות עם הפרעות ורטט אלקטרומגנטיות חזקות, ומשיגות זמן ממוצע בין תקלות (MTBF) של למעלה מ-20,000 שעות.
עלות ותחזוקה
ל-PLC עלויות נמוכות יותר, קל לתחזוקה, ויש להם עקומת למידה נמוכה עבור תכנות לוגיקה בסולם, מה שהופך אותם מתאימים לפרויקטי בקרה קטנים עד בינוניים.
מחשבים תעשייתיים יקרים יותר ודורשים תחזוקה מקצועית, מה שהופך אותם למתאימים לתרחישים הדורשים חישובים מורכבים או אינטראקציה בין אדם למכונה.
יישום
PLC: משמש ביישומים הדורשים ביצועים ואמינות בזמן אמת גבוהים, כגון בקרת קו ייצור, שילוב ציוד והגנה על בטיחות.
PC תעשייתי: משמש ביישומים הדורשים מחשוב בעל ביצועים גבוהים, כגון רכישת נתונים, בדיקה חזותית ובקרה מבוזרת; משמש לעתים קרובות בשילוב עם PLC.
מגמות טכנולוגיות: כמה מחשבים תעשייתיים מתקדמים (כגון מערכות אוטומציה מבוססות PC) שימשו ביישומי בקרה מורכבים כמו ייצור רכב ומפעלים חכמים, אך דרושים עיצוב מודולרי ותצורות מיותרות כדי לשפר את האמינות.
המחשב התעשייתי המוטבע ללא מאוורר B5300 משתמש במעבדי Intel® Celeron/Atom/ Core בעלי הספק נמוך, מה שמבטיח ביצועים יציבים.
הוא פועל 24/7, שומר על פעולה יציבה גם בסביבות לא יציבות, עונה על הצרכים של ציוד מסחרי, אוטומטי וללא השגחה שונים. במצבים מסוימים, זה יכול להחליף לחלוטין ציוד בקרה תעשייתי מבוסס PLC.
למחשבים ו-PLC תעשייתיים יש את היתרונות והיישומים הייחודיים שלהם באוטומציה תעשייתית. בעתיד, הם עשויים להראות מגמה של התכנסות, אבל האפשרות שאחד יחליף לחלוטין את השני קטן.
מאז כניסתה לאוטומציה תעשייתית צבאית בתחילת שנות ה-90, מחשבי PC תעשייתיים חודרים בהתמדה לתחומים שונים וזוכים ליישום נרחב. זה נובע מהפתיחות של מחשבי PC, החומרה, התוכנה והמשאבים האנושיים הרבים שלהם, התמיכה שלהם ממגוון רחב של אנשי הנדסה וטכניים, והיכרותם לקהל רחב. קצב היישום של מערכות בקרה תעשייתיות מבוססות PC (כולל מחשבים משובצים) גדל במהירות. יצרני בקר לוגיקה (PLC) עיקריים ומשלבי מערכות בקרה תעשייתיות אימצו גם הם את גישת טכנולוגיית ה-PC התעשייתית, מה שהופך את טכנולוגיית הבקרה התעשייתית מבוססת ה-PC לאחת מהטכנולוגיות המרכזיות בתחילת המאה הזו.
העלות הנמוכה של מחשבי PC תעשייתיים היא גורם חשוב נוסף התורם לפוטנציאל שלהם כזרם המרכזי של אוטומציית בקרה תעשייתית. במערכות אוטומציה מסורתיות, האוטומציה הבסיסית היא ברובה מונופול על ידי PLCs ו-DCSs, בעוד אוטומציה של תהליך וניהול מורכבת בעיקר ממחשבי תהליכים מתקדמים או מיני-מחשבים שונים. העלות הגבוהה של החומרה, תוכנת המערכת ותוכנת היישום שלהם מרתיעה חברות רבות. בשלבים המוקדמים עד האמצעיים של הפיתוח הארגוני, בחירה באוטומציה של בקרה תעשייתית בעלות נמוכה היא האפשרות המועדפת. יתר על כן, מכיוון שבקרים תעשייתיים מבוססי PC הוכיחו שהם אמינים כמו PLCs, מתקבלים בקלות על ידי מפעילים ואנשי תחזוקה, קלים להתקנה ולשימוש, ומציעים פונקציות אבחון מתקדמות, הם מספקים למשלבי מערכות אפשרויות גמישות יותר. לכן, יותר ויותר יצרנים מתחילים לאמץ פתרונות בקרת מחשבים תעשייתיים בחלקים מתהליכי הייצור שלהם.
ניתן לצפות כי התחרות בין מחשבי PC תעשייתיים ל-PLC תתמקד בעיקר ביישומים מתקדמים, שבהם הנתונים מורכבים ושילוב הציוד גבוה. בהסתכלות על מגמות הפיתוח, העתיד של מערכות הבקרה יהיה כנראה בין מחשבי PC תעשייתיים ל-PLC, וסימנים להתכנסות זו כבר מופיעים. במשך תקופה לא מבוטלת, טכנולוגיית fieldbus, בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות (PLC) ומחשבים תעשייתיים ישלימו ויקדמו זה את זה, אך היתרונות של מחשבי PC תעשייתיים ילכו ויתבלטו, והיקף היישום שלהם יתרחב במהירות לכל תחומי הבקרה התעשייתית.
מערכות ניהול ובקרה משולבות
עם העמקת החדירה של טכנולוגיית האינטרנט לתחום הבקרה התעשייתית, שילוב מערכות הבקרה והניהול הפך לבלתי נמנע. זה מאפשר את המטרות הרצויות מזמן של ניהול ובקרה משולבים, אינפורמטיזציה של ארגונים תעשייתיים ואוטומציה מבוססת רשת בתעשיית האוטומציה התעשייתית. ניהול ובקרה משולבים מאפשרים לארגונים לבחור את הפתרונות הטובים ביותר המתאימים באמת לעידן הכלכלי החדש, ובכך לשפר את יעילות הייצור ולשפר את התחרותיות בשוק. לכן, כיוון חדש בפיתוח טכנולוגיית הבקרה התעשייתית הוא מימוש מערכות חכמות פתוחות, מבוזרות באמצעות טכנולוגיות Ethernet ו-Web, מתן פתרונות בקרה תעשייתיים מודולריים, מבוזרים וניתנים לשימוש חוזר המבוססים על תקני פרוטוקול Ethernet ו-TCP/IP. ההיבט החשוב ביותר שלה הוא פיתוח תוכנת בקרה וניהול מהונדסים תעשייתיים מבוססי רשת.
בניית מערכת בקרה משולבת כוללת שילוב של מספר מערכות וטכנולוגיות. לגבי שילוב מערכות מרובות, ההיבט הראשון הוא שילוב מערכות מרובות בתוך רשת בקרת השטח, הכוללת שלושה דגמי אינטגרציה. הראשון הוא האינטגרציה של מערכות בקרת אוטובוס שדה (FCS) ומערכות בקרת נתונים (DCS), כאשר ה-FCS מיישם לולאות מדידה ובקרה בסיסיות, וה-DCS פועל כמנהל ורכז ברמה גבוהה יותר ליישום פונקציות בקרה ואופטימיזציה מתקדמות מורכבות. השני הוא השילוב של מערכות בקרת Fieldbus (FCS), DCS ו-PLCs, כאשר במצבים עם שילוב לוגי מורכב, ה-PLC וה-FCS מיישמים לולאות מדידה ובקרה בסיסיות, וה-DCS פועל כמנהל ורכז ברמה גבוהה יותר ליישום פונקציות בקרה ואופטימיזציה מתקדמות מורכבות. השלישי הוא שילוב של מספר FCSs, המתייחס לבעיות ההמרה בין פרוטוקולי תקשורת שונים. זה כרוך בהתמקדות בפעילות הדדית של התקני אוטובוס שדה שונים ופיתוח של תצורה מאוחדת, ניטור ותוכנה כדי להשיג אינטגרציה חלקה מבלי להקריב או להשפיע על הפונקציונליות והביצועים של כל מערכת עצמאית. שנית, יש שילוב של רשתות ניהול ובקרה. בניהול ארגוני עתידי, כמות גדולה של נתונים תגיע מרשת הבקרה. בניית מערכות תוכנת יישומים ארגוניים, לרבות מסדי נתונים בזמן אמת, מסדי נתונים היסטוריים, פרסום נתונים, כריית נתונים, חישובי מודלים, הדמיית תהליכים, עיצוב מתכונים, אופטימיזציה תפעולית, ניטור פרמטרים, ניתוח סטיות ואבחון תקלות, דורשת הקמת מסדי נתונים שונים באינטרנט/סביבת רשת יישומי אינטרנט כדי להשיג באמת ניהול ובקרה משולבים. זה מספק תמיכה חכמה בקבלת החלטות לתוכנת הבקרה ונתונים יקרי ערך לתוכנת הניהול.
במונחים של אינטגרציה טכנולוגית, זה כולל שילוב של טכנולוגיות שונות כגון טכנולוגיית יכולת פעולה הדדית של ציוד, טכנולוגיית חילופי נתונים כללית, Ethernet ו-Ethernet תעשייתי. טכנולוגיית החלפת נתונים כללית כוללת טכנולוגיית חילופי נתונים דינמיים DDE, טכנולוגיית חילופי נתונים דינמיים ברשת NetDDE, טכנולוגיית חיבור מסדי נתונים פתוחים של ODBC, מודל אובייקט רכיבי COM/DCOM וטכנולוגיית OPC. טכנולוגיית Ethernet+TCP/IP מאפשרת שידור ושיתוף ישיר של פרמטרי בקרה וסטטוס צמתי רשת בתחום התעשייתי בתוך רשת המידע הארגונית, ובכך נמנעת הקשיים בשילוב PLCs, DCSs ו-FCSs עקב קיומם של פרוטוקולים מרובים.
הבדלי מיקום פונקציונליים: PLCs מתוכננים במיוחד עבור בקרה תעשייתית. פונקציות הליבה שלהם הן שליטה לוגית (כגון תכנות דיאגרמות סולם), תגובה בזמן אמת ויכולות נגד הפרעות. הם מתאימים לטיפול במשימות בקרה בסיסיות כמו החלפת כמויות, טיימרים ומונים.
אמינות והתאמה סביבתית
PLCs משתמשים בעיצובים ברמה תעשייתית (כגון פעולה ללא מאוורר, טווח טמפרטורות רחב, עמידות בפני אבק ומים), המאפשרים פעולה יציבה בסביבות קשות עם הפרעות ורטט אלקטרומגנטיות חזקות, ומשיגות זמן ממוצע בין תקלות (MTBF) של למעלה מ-20,000 שעות.
עלות ותחזוקה
ל-PLC עלויות נמוכות יותר, קל לתחזוקה, ויש להם עקומת למידה נמוכה עבור תכנות לוגיקה בסולם, מה שהופך אותם מתאימים לפרויקטי בקרה קטנים עד בינוניים.
מחשבים תעשייתיים יקרים יותר ודורשים תחזוקה מקצועית, מה שהופך אותם למתאימים לתרחישים הדורשים חישובים מורכבים או אינטראקציה בין אדם למכונה.
יישום
PLC: משמש ביישומים הדורשים ביצועים ואמינות בזמן אמת גבוהים, כגון בקרת קו ייצור, שילוב ציוד והגנה על בטיחות.
PC תעשייתי: משמש ביישומים הדורשים מחשוב בעל ביצועים גבוהים, כגון רכישת נתונים, בדיקה חזותית ובקרה מבוזרת; משמש לעתים קרובות בשילוב עם PLC.
מגמות טכנולוגיות: כמה מחשבים תעשייתיים מתקדמים (כגון מערכות אוטומציה מבוססות PC) שימשו ביישומי בקרה מורכבים כמו ייצור רכב ומפעלים חכמים, אך דרושים עיצוב מודולרי ותצורות מיותרות כדי לשפר את האמינות.
המחשב התעשייתי המוטבע ללא מאוורר B5300 משתמש במעבדי Intel® Celeron/Atom/ Core בעלי הספק נמוך, מה שמבטיח ביצועים יציבים.
הוא פועל 24/7, שומר על פעולה יציבה גם בסביבות לא יציבות, עונה על הצרכים של ציוד מסחרי, אוטומטי וללא השגחה שונים. במצבים מסוימים, זה יכול להחליף לחלוטין ציוד בקרה תעשייתי מבוסס PLC.
למחשבים ו-PLC תעשייתיים יש את היתרונות והיישומים הייחודיים שלהם באוטומציה תעשייתית. בעתיד, הם עשויים להראות מגמה של התכנסות, אבל האפשרות שאחד יחליף לחלוטין את השני קטן.
פיתוח PC תעשייתי
מאז כניסתה לאוטומציה תעשייתית צבאית בתחילת שנות ה-90, מחשבי PC תעשייתיים חודרים בהתמדה לתחומים שונים וזוכים ליישום נרחב. זה נובע מהפתיחות של מחשבי PC, החומרה, התוכנה והמשאבים האנושיים הרבים שלהם, התמיכה שלהם ממגוון רחב של אנשי הנדסה וטכניים, והיכרותם לקהל רחב. קצב היישום של מערכות בקרה תעשייתיות מבוססות PC (כולל מחשבים משובצים) גדל במהירות. יצרני בקר לוגיקה (PLC) עיקריים ומשלבי מערכות בקרה תעשייתיות אימצו גם הם את גישת טכנולוגיית ה-PC התעשייתית, מה שהופך את טכנולוגיית הבקרה התעשייתית מבוססת ה-PC לאחת מהטכנולוגיות המרכזיות בתחילת המאה הזו.
העלות הנמוכה של מחשבי PC תעשייתיים היא גורם חשוב נוסף התורם לפוטנציאל שלהם כזרם המרכזי של אוטומציית בקרה תעשייתית. במערכות אוטומציה מסורתיות, האוטומציה הבסיסית היא ברובה מונופול על ידי PLCs ו-DCSs, בעוד אוטומציה של תהליך וניהול מורכבת בעיקר ממחשבי תהליכים מתקדמים או מיני-מחשבים שונים. העלות הגבוהה של החומרה, תוכנת המערכת ותוכנת היישום שלהם מרתיעה חברות רבות. בשלבים המוקדמים עד האמצעיים של הפיתוח הארגוני, בחירה באוטומציה של בקרה תעשייתית בעלות נמוכה היא האפשרות המועדפת. יתר על כן, מכיוון שבקרים תעשייתיים מבוססי PC הוכיחו שהם אמינים כמו PLCs, מתקבלים בקלות על ידי מפעילים ואנשי תחזוקה, קלים להתקנה ולשימוש, ומציעים פונקציות אבחון מתקדמות, הם מספקים למשלבי מערכות אפשרויות גמישות יותר. לכן, יותר ויותר יצרנים מתחילים לאמץ פתרונות בקרת מחשבים תעשייתיים בחלקים מתהליכי הייצור שלהם.
ניתן לצפות כי התחרות בין מחשבי PC תעשייתיים ל-PLC תתמקד בעיקר ביישומים מתקדמים, שבהם הנתונים מורכבים ושילוב הציוד גבוה. בהסתכלות על מגמות הפיתוח, העתיד של מערכות הבקרה יהיה כנראה בין מחשבי PC תעשייתיים ל-PLC, וסימנים להתכנסות זו כבר מופיעים. במשך תקופה לא מבוטלת, טכנולוגיית fieldbus, בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות (PLC) ומחשבים תעשייתיים ישלימו ויקדמו זה את זה, אך היתרונות של מחשבי PC תעשייתיים ילכו ויתבלטו, והיקף היישום שלהם יתרחב במהירות לכל תחומי הבקרה התעשייתית.
מערכות ניהול ובקרה משולבות
עם העמקת החדירה של טכנולוגיית האינטרנט לתחום הבקרה התעשייתית, שילוב מערכות הבקרה והניהול הפך לבלתי נמנע. זה מאפשר את המטרות הרצויות מזמן של ניהול ובקרה משולבים, אינפורמטיזציה של ארגונים תעשייתיים ואוטומציה מבוססת רשת בתעשיית האוטומציה התעשייתית. ניהול ובקרה משולבים מאפשרים לארגונים לבחור את הפתרונות הטובים ביותר המתאימים באמת לעידן הכלכלי החדש, ובכך לשפר את יעילות הייצור ולשפר את התחרותיות בשוק. לכן, כיוון חדש בפיתוח טכנולוגיית הבקרה התעשייתית הוא מימוש מערכות חכמות פתוחות, מבוזרות באמצעות טכנולוגיות Ethernet ו-Web, מתן פתרונות בקרה תעשייתיים מודולריים, מבוזרים וניתנים לשימוש חוזר המבוססים על תקני פרוטוקול Ethernet ו-TCP/IP. ההיבט החשוב ביותר שלה הוא פיתוח תוכנת בקרה וניהול מהונדסים תעשייתיים מבוססי רשת.
בניית מערכת בקרה משולבת כוללת שילוב של מספר מערכות וטכנולוגיות. לגבי שילוב מערכות מרובות, ההיבט הראשון הוא שילוב מערכות מרובות בתוך רשת בקרת השטח, הכוללת שלושה דגמי אינטגרציה. הראשון הוא האינטגרציה של מערכות בקרת אוטובוס שדה (FCS) ומערכות בקרת נתונים (DCS), כאשר ה-FCS מיישם לולאות מדידה ובקרה בסיסיות, וה-DCS פועל כמנהל ורכז ברמה גבוהה יותר ליישום פונקציות בקרה ואופטימיזציה מתקדמות מורכבות. השני הוא השילוב של מערכות בקרת Fieldbus (FCS), DCS ו-PLCs, כאשר במצבים עם שילוב לוגי מורכב, ה-PLC וה-FCS מיישמים לולאות מדידה ובקרה בסיסיות, וה-DCS פועל כמנהל ורכז ברמה גבוהה יותר ליישום פונקציות בקרה ואופטימיזציה מתקדמות מורכבות. השלישי הוא שילוב של מספר FCSs, המתייחס לבעיות ההמרה בין פרוטוקולי תקשורת שונים. זה כרוך בהתמקדות בפעילות הדדית של התקני אוטובוס שדה שונים ופיתוח של תצורה מאוחדת, ניטור ותוכנה כדי להשיג אינטגרציה חלקה מבלי להקריב או להשפיע על הפונקציונליות והביצועים של כל מערכת עצמאית. שנית, יש שילוב של רשתות ניהול ובקרה. בניהול ארגוני עתידי, כמות גדולה של נתונים תגיע מרשת הבקרה. בניית מערכות תוכנת יישומים ארגוניים, לרבות מסדי נתונים בזמן אמת, מסדי נתונים היסטוריים, פרסום נתונים, כריית נתונים, חישובי מודלים, הדמיית תהליכים, עיצוב מתכונים, אופטימיזציה תפעולית, ניטור פרמטרים, ניתוח סטיות ואבחון תקלות, דורשת הקמת מסדי נתונים שונים באינטרנט/סביבת רשת יישומי אינטרנט כדי להשיג באמת ניהול ובקרה משולבים. זה מספק תמיכה חכמה בקבלת החלטות לתוכנת הבקרה ונתונים יקרי ערך לתוכנת הניהול.
במונחים של אינטגרציה טכנולוגית, זה כולל שילוב של טכנולוגיות שונות כגון טכנולוגיית יכולת פעולה הדדית של ציוד, טכנולוגיית חילופי נתונים כללית, Ethernet ו-Ethernet תעשייתי. טכנולוגיית החלפת נתונים כללית כוללת טכנולוגיית חילופי נתונים דינמיים DDE, טכנולוגיית חילופי נתונים דינמיים ברשת NetDDE, טכנולוגיית חיבור מסדי נתונים פתוחים של ODBC, מודל אובייקט רכיבי COM/DCOM וטכנולוגיית OPC. טכנולוגיית Ethernet+TCP/IP מאפשרת שידור ושיתוף ישיר של פרמטרי בקרה וסטטוס צמתי רשת בתחום התעשייתי בתוך רשת המידע הארגונית, ובכך נמנעת הקשיים בשילוב PLCs, DCSs ו-FCSs עקב קיומם של פרוטוקולים מרובים.
מומלץ
