Môžu priemyselné PC nahradiť PLC?
2025-11-11
Čo sa týka riadiacich funkcií, počítače vo všeobecnosti dokážu všetko, čo PLC a niekedy to dokážu počítače ešte lepšie. Priemyselné PC môžu čiastočne nahradiť PLC v určitých scenároch priemyselného riadenia, existujú však medzi nimi značné rozdiely z hľadiska funkčného umiestnenia, spoľahlivosti a nákladov a výber by sa mal robiť na základe špecifických potrieb.
Funkčné rozdiely v polohovaní: PLC sú navrhnuté špeciálne pre priemyselné riadenie. Ich základnými funkciami sú logické riadenie (napríklad programovanie rebríkových diagramov), odozva v reálnom čase a schopnosti proti rušeniu. Sú vhodné na zvládnutie základných riadiacich úloh, ako sú spínanie veličín, časovačov a počítadiel.
Spoľahlivosť a prispôsobivosť k životnému prostrediu
PLC využívajú priemyselné konštrukcie (ako je prevádzka bez ventilátora, široký rozsah teplôt, odolnosť voči prachu a vode), čo umožňuje stabilnú prevádzku v drsnom prostredí so silným elektromagnetickým rušením a vibráciami, pričom dosahuje stredný čas medzi poruchami (MTBF) viac ako 20 000 hodín.
Náklady a údržba
PLC majú nižšie náklady, sú nenáročné na údržbu a majú nízku krivku učenia pre programovanie rebríkovej logiky, vďaka čomu sú vhodné pre malé až stredne veľké riadiace projekty.
Priemyselné počítače sú drahšie a vyžadujú si profesionálnu údržbu, vďaka čomu sú vhodné pre scenáre vyžadujúce zložité výpočty alebo interakciu medzi človekom a strojom.
Aplikácia
PLC: Používa sa v aplikáciách vyžadujúcich vysoký výkon a spoľahlivosť v reálnom čase, ako je riadenie výrobnej linky, blokovanie zariadení a bezpečnostná ochrana.
Priemyselné PC: Používa sa v aplikáciách vyžadujúcich vysokovýkonné výpočty, ako je zber údajov, vizuálna kontrola a distribuované riadenie; často používané v spojení s PLC.
Technologické trendy: Niektoré špičkové priemyselné PC (napríklad automatizačné systémy na báze PC) sa používajú v zložitých riadiacich aplikáciách, ako je výroba automobilov a inteligentné továrne, ale na zvýšenie spoľahlivosti je potrebný modulárny dizajn a redundantné konfigurácie.
Zabudovaný priemyselný počítač bez ventilátora B5300 využíva procesory Intel® Celeron/Atom/Core s nízkou spotrebou, ktoré zaisťujú stabilný výkon.
Funguje 24/7, udržiava stabilnú prevádzku aj v nestabilnom prostredí a spĺňa potreby rôznych komerčných, automatizovaných a bezobslužných zariadení. V určitých situáciách môže úplne nahradiť priemyselné riadiace zariadenia na báze PLC.
Priemyselné PC a PLC majú svoje jedinečné výhody a aplikácie v priemyselnej automatizácii. V budúcnosti môžu vykazovať trend konvergencie, ale možnosť, že jedna úplne nahradí druhú, je malá.
Od svojho uvedenia do vojenskej priemyselnej automatizácie na začiatku 90. rokov minulého storočia priemyselné počítače neustále prenikajú do rôznych oblastí a získavajú široké uplatnenie. Je to kvôli otvorenosti počítačov, ich bohatému hardvéru, softvéru a ľudským zdrojom, ich podpore od širokého spektra inžinierskych a technických pracovníkov a ich známosti širokému publiku. Miera aplikácií priemyselných riadiacich systémov na báze PC (vrátane vstavaných PC) rýchlo vzrástla. Významní výrobcovia programovateľných logických radičov (PLC) a integrátori priemyselných riadiacich systémov tiež prijali prístup k technológii priemyselných PC, vďaka čomu sa technológia priemyselného riadenia na báze PC stala jednou z hlavných technológií na začiatku tohto storočia.
Nízka cena priemyselných PC je ďalším dôležitým faktorom, ktorý prispieva k ich potenciálu ako hlavného prúdu priemyselnej automatizácie riadenia. V tradičných automatizačných systémoch je základná automatizácia do značnej miery monopolizovaná PLC a DCS, zatiaľ čo automatizácia procesov a riadenia pozostáva hlavne z rôznych špičkových procesných počítačov alebo minipočítačov. Vysoké náklady na ich hardvér, systémový softvér a aplikačný softvér odrádzajú mnohé spoločnosti. V počiatočných až stredných fázach rozvoja podniku je preferovanou možnosťou výber lacnej priemyselnej riadiacej automatizácie. Okrem toho, keďže sa riadiace jednotky na báze priemyselného PC ukázali byť rovnako spoľahlivé ako PLC, sú ľahko akceptované operátormi a personálom údržby, jednoducho sa inštalujú a používajú a ponúkajú pokročilé diagnostické funkcie, poskytujú systémovým integrátorom flexibilnejšie možnosti. Preto čoraz viac výrobcov začína preberať riešenia riadenia priemyselných PC v častiach svojich výrobných procesov.
Dá sa predvídať, že konkurencia medzi priemyselnými PC a PLC sa zameria predovšetkým na špičkové aplikácie, kde sú dáta zložité a integrácia zariadení vysoká. Ak sa pozrieme na vývojové trendy, budúcnosť riadiacich systémov bude pravdepodobne ležať medzi priemyselnými PC a PLC a známky tejto konvergencie sa už objavujú. Po značnú dobu sa budú technológie fieldbus, programovateľné logické automaty (PLC) a priemyselné PC navzájom dopĺňať a podporovať, ale výhody priemyselných PC budú čoraz výraznejšie a rozsah ich aplikácií sa rýchlo rozšíri do všetkých oblastí priemyselného riadenia.
Integrované riadiace a kontrolné systémy
S prehlbujúcim sa prienikom internetových technológií do oblasti priemyselného riadenia sa integrácia riadiacich a riadiacich systémov stala nevyhnutnou. To umožňuje dosiahnuť dlho požadované ciele integrovaného riadenia a riadenia, informatizácie priemyselných podnikov a sieťovej automatizácie v priemysle priemyselnej automatizácie. Integrované riadenie a kontrola umožňuje podnikom vybrať si najlepšie riešenia skutočne vhodné pre novú ekonomickú éru, čím sa zlepší efektívnosť výroby a zvýši sa konkurencieschopnosť na trhu. Preto novým smerom vo vývoji technológie priemyselného riadenia je realizácia otvorených, distribuovaných inteligentných systémov prostredníctvom ethernetových a webových technológií, ktoré poskytujú modulárne, distribuované a opakovane použiteľné riešenia priemyselného riadenia založené na štandardoch Ethernet a TCP/IP. Jeho najdôležitejším aspektom je vývoj priemyselného riadiaceho a riadiaceho softvéru založeného na sieti.
Konštrukcia integrovaného riadiaceho systému zahŕňa integráciu viacerých systémov a technológií. Čo sa týka integrácie viacerých systémov, prvým aspektom je integrácia viacerých systémov v rámci poľnej riadiacej siete, ktorá zahŕňa tri integračné modely. Prvým je integrácia Fieldbus Control Systems (FCS) a Data Control Systems (DCS), kde FCS implementuje základné meracie a regulačné slučky a DCS pôsobí ako vyšší manažment a koordinátor na implementáciu komplexných pokročilých riadiacich a optimalizačných funkcií. Druhým je integrácia Fieldbus Control Systems (FCS), DCS a PLC, kde v situáciách so zložitým logickým blokovaním PLC a FCS implementujú základné meracie a riadiace slučky a DCS pôsobí ako vyšší manažment a koordinátor na implementáciu komplexných pokročilých riadiacich a optimalizačných funkcií. Tretím je integrácia viacerých FCS, ktorá rieši problémy s prevodom medzi rôznymi komunikačnými protokolmi. To zahŕňa zameranie sa na interoperabilitu rôznych fieldbus zariadení a vývoj jednotnej konfigurácie, monitorovania a softvéru na dosiahnutie bezproblémovej integrácie bez obetovania alebo ovplyvnenia funkčnosti a výkonu každého nezávislého systému. Po druhé, ide o integráciu riadiacich a kontrolných sietí. V budúcom podnikovom manažmente bude veľké množstvo údajov pochádzať z riadiacej siete. Budovanie podnikových aplikačných softvérových systémov vrátane databáz v reálnom čase, historických databáz, publikovania údajov, dolovania údajov, modelových výpočtov, simulácie procesov, návrhu receptov, prevádzkovej optimalizácie, monitorovania parametrov, analýzy odchýlok a diagnostiky porúch si vyžaduje vytvorenie rôznych databáz v sieťovom prostredí webových aplikácií, aby sa skutočne dosiahla integrovaná správa a kontrola. To poskytuje inteligentnú podporu pri rozhodovaní riadiacemu softvéru a cenné údaje riadiacemu softvéru.
Z hľadiska technologickej integrácie to zahŕňa integráciu rôznych technológií, ako je technológia interoperability zariadení, všeobecná technológia výmeny údajov, Ethernet a priemyselný Ethernet. Všeobecná technológia výmeny údajov zahŕňa technológiu dynamickej výmeny údajov DDE, technológiu dynamickej výmeny siete NetDDE, technológiu prepojenia otvorených databáz ODBC, objektový model komponentov COM/DCOM a technológiu OPC. Technológia Ethernet+TCP/IP umožňuje priamy prenos a zdieľanie riadiacich parametrov a stavu sieťových uzlov v priemyselnej oblasti v rámci podnikovej informačnej siete, čím sa predchádza ťažkostiam pri integrácii PLC, DCS a FCS kvôli existencii viacerých protokolov.
Funkčné rozdiely v polohovaní: PLC sú navrhnuté špeciálne pre priemyselné riadenie. Ich základnými funkciami sú logické riadenie (napríklad programovanie rebríkových diagramov), odozva v reálnom čase a schopnosti proti rušeniu. Sú vhodné na zvládnutie základných riadiacich úloh, ako sú spínanie veličín, časovačov a počítadiel.
Spoľahlivosť a prispôsobivosť k životnému prostrediu
PLC využívajú priemyselné konštrukcie (ako je prevádzka bez ventilátora, široký rozsah teplôt, odolnosť voči prachu a vode), čo umožňuje stabilnú prevádzku v drsnom prostredí so silným elektromagnetickým rušením a vibráciami, pričom dosahuje stredný čas medzi poruchami (MTBF) viac ako 20 000 hodín.
Náklady a údržba
PLC majú nižšie náklady, sú nenáročné na údržbu a majú nízku krivku učenia pre programovanie rebríkovej logiky, vďaka čomu sú vhodné pre malé až stredne veľké riadiace projekty.
Priemyselné počítače sú drahšie a vyžadujú si profesionálnu údržbu, vďaka čomu sú vhodné pre scenáre vyžadujúce zložité výpočty alebo interakciu medzi človekom a strojom.
Aplikácia
PLC: Používa sa v aplikáciách vyžadujúcich vysoký výkon a spoľahlivosť v reálnom čase, ako je riadenie výrobnej linky, blokovanie zariadení a bezpečnostná ochrana.
Priemyselné PC: Používa sa v aplikáciách vyžadujúcich vysokovýkonné výpočty, ako je zber údajov, vizuálna kontrola a distribuované riadenie; často používané v spojení s PLC.
Technologické trendy: Niektoré špičkové priemyselné PC (napríklad automatizačné systémy na báze PC) sa používajú v zložitých riadiacich aplikáciách, ako je výroba automobilov a inteligentné továrne, ale na zvýšenie spoľahlivosti je potrebný modulárny dizajn a redundantné konfigurácie.
Zabudovaný priemyselný počítač bez ventilátora B5300 využíva procesory Intel® Celeron/Atom/Core s nízkou spotrebou, ktoré zaisťujú stabilný výkon.
Funguje 24/7, udržiava stabilnú prevádzku aj v nestabilnom prostredí a spĺňa potreby rôznych komerčných, automatizovaných a bezobslužných zariadení. V určitých situáciách môže úplne nahradiť priemyselné riadiace zariadenia na báze PLC.
Priemyselné PC a PLC majú svoje jedinečné výhody a aplikácie v priemyselnej automatizácii. V budúcnosti môžu vykazovať trend konvergencie, ale možnosť, že jedna úplne nahradí druhú, je malá.
Vývoj priemyselných PC
Od svojho uvedenia do vojenskej priemyselnej automatizácie na začiatku 90. rokov minulého storočia priemyselné počítače neustále prenikajú do rôznych oblastí a získavajú široké uplatnenie. Je to kvôli otvorenosti počítačov, ich bohatému hardvéru, softvéru a ľudským zdrojom, ich podpore od širokého spektra inžinierskych a technických pracovníkov a ich známosti širokému publiku. Miera aplikácií priemyselných riadiacich systémov na báze PC (vrátane vstavaných PC) rýchlo vzrástla. Významní výrobcovia programovateľných logických radičov (PLC) a integrátori priemyselných riadiacich systémov tiež prijali prístup k technológii priemyselných PC, vďaka čomu sa technológia priemyselného riadenia na báze PC stala jednou z hlavných technológií na začiatku tohto storočia.
Nízka cena priemyselných PC je ďalším dôležitým faktorom, ktorý prispieva k ich potenciálu ako hlavného prúdu priemyselnej automatizácie riadenia. V tradičných automatizačných systémoch je základná automatizácia do značnej miery monopolizovaná PLC a DCS, zatiaľ čo automatizácia procesov a riadenia pozostáva hlavne z rôznych špičkových procesných počítačov alebo minipočítačov. Vysoké náklady na ich hardvér, systémový softvér a aplikačný softvér odrádzajú mnohé spoločnosti. V počiatočných až stredných fázach rozvoja podniku je preferovanou možnosťou výber lacnej priemyselnej riadiacej automatizácie. Okrem toho, keďže sa riadiace jednotky na báze priemyselného PC ukázali byť rovnako spoľahlivé ako PLC, sú ľahko akceptované operátormi a personálom údržby, jednoducho sa inštalujú a používajú a ponúkajú pokročilé diagnostické funkcie, poskytujú systémovým integrátorom flexibilnejšie možnosti. Preto čoraz viac výrobcov začína preberať riešenia riadenia priemyselných PC v častiach svojich výrobných procesov.
Dá sa predvídať, že konkurencia medzi priemyselnými PC a PLC sa zameria predovšetkým na špičkové aplikácie, kde sú dáta zložité a integrácia zariadení vysoká. Ak sa pozrieme na vývojové trendy, budúcnosť riadiacich systémov bude pravdepodobne ležať medzi priemyselnými PC a PLC a známky tejto konvergencie sa už objavujú. Po značnú dobu sa budú technológie fieldbus, programovateľné logické automaty (PLC) a priemyselné PC navzájom dopĺňať a podporovať, ale výhody priemyselných PC budú čoraz výraznejšie a rozsah ich aplikácií sa rýchlo rozšíri do všetkých oblastí priemyselného riadenia.
Integrované riadiace a kontrolné systémy
S prehlbujúcim sa prienikom internetových technológií do oblasti priemyselného riadenia sa integrácia riadiacich a riadiacich systémov stala nevyhnutnou. To umožňuje dosiahnuť dlho požadované ciele integrovaného riadenia a riadenia, informatizácie priemyselných podnikov a sieťovej automatizácie v priemysle priemyselnej automatizácie. Integrované riadenie a kontrola umožňuje podnikom vybrať si najlepšie riešenia skutočne vhodné pre novú ekonomickú éru, čím sa zlepší efektívnosť výroby a zvýši sa konkurencieschopnosť na trhu. Preto novým smerom vo vývoji technológie priemyselného riadenia je realizácia otvorených, distribuovaných inteligentných systémov prostredníctvom ethernetových a webových technológií, ktoré poskytujú modulárne, distribuované a opakovane použiteľné riešenia priemyselného riadenia založené na štandardoch Ethernet a TCP/IP. Jeho najdôležitejším aspektom je vývoj priemyselného riadiaceho a riadiaceho softvéru založeného na sieti.
Konštrukcia integrovaného riadiaceho systému zahŕňa integráciu viacerých systémov a technológií. Čo sa týka integrácie viacerých systémov, prvým aspektom je integrácia viacerých systémov v rámci poľnej riadiacej siete, ktorá zahŕňa tri integračné modely. Prvým je integrácia Fieldbus Control Systems (FCS) a Data Control Systems (DCS), kde FCS implementuje základné meracie a regulačné slučky a DCS pôsobí ako vyšší manažment a koordinátor na implementáciu komplexných pokročilých riadiacich a optimalizačných funkcií. Druhým je integrácia Fieldbus Control Systems (FCS), DCS a PLC, kde v situáciách so zložitým logickým blokovaním PLC a FCS implementujú základné meracie a riadiace slučky a DCS pôsobí ako vyšší manažment a koordinátor na implementáciu komplexných pokročilých riadiacich a optimalizačných funkcií. Tretím je integrácia viacerých FCS, ktorá rieši problémy s prevodom medzi rôznymi komunikačnými protokolmi. To zahŕňa zameranie sa na interoperabilitu rôznych fieldbus zariadení a vývoj jednotnej konfigurácie, monitorovania a softvéru na dosiahnutie bezproblémovej integrácie bez obetovania alebo ovplyvnenia funkčnosti a výkonu každého nezávislého systému. Po druhé, ide o integráciu riadiacich a kontrolných sietí. V budúcom podnikovom manažmente bude veľké množstvo údajov pochádzať z riadiacej siete. Budovanie podnikových aplikačných softvérových systémov vrátane databáz v reálnom čase, historických databáz, publikovania údajov, dolovania údajov, modelových výpočtov, simulácie procesov, návrhu receptov, prevádzkovej optimalizácie, monitorovania parametrov, analýzy odchýlok a diagnostiky porúch si vyžaduje vytvorenie rôznych databáz v sieťovom prostredí webových aplikácií, aby sa skutočne dosiahla integrovaná správa a kontrola. To poskytuje inteligentnú podporu pri rozhodovaní riadiacemu softvéru a cenné údaje riadiacemu softvéru.
Z hľadiska technologickej integrácie to zahŕňa integráciu rôznych technológií, ako je technológia interoperability zariadení, všeobecná technológia výmeny údajov, Ethernet a priemyselný Ethernet. Všeobecná technológia výmeny údajov zahŕňa technológiu dynamickej výmeny údajov DDE, technológiu dynamickej výmeny siete NetDDE, technológiu prepojenia otvorených databáz ODBC, objektový model komponentov COM/DCOM a technológiu OPC. Technológia Ethernet+TCP/IP umožňuje priamy prenos a zdieľanie riadiacich parametrov a stavu sieťových uzlov v priemyselnej oblasti v rámci podnikovej informačnej siete, čím sa predchádza ťažkostiam pri integrácii PLC, DCS a FCS kvôli existencii viacerých protokolov.
Odporúčané
