Ali lahko industrijski osebni računalniki nadomestijo PLC-je?
2025-11-11
Kar zadeva nadzorne funkcije, lahko računalniki na splošno naredijo vse, kar zmorejo PLC-ji, včasih pa lahko računalniki to naredijo še bolje. Industrijski osebni računalniki lahko delno nadomestijo PLC-je v določenih scenarijih industrijskega nadzora, vendar obstajajo pomembne razlike med obema v smislu funkcionalnega položaja, zanesljivosti in stroškov, zato je treba izbiro narediti na podlagi posebnih potreb.
Razlike v funkcionalnem položaju: PLC-ji so zasnovani posebej za industrijsko krmiljenje. Njihove glavne funkcije so logični nadzor (kot je programiranje lestvičnega diagrama), odziv v realnem času in zmogljivosti za preprečevanje motenj. Primerni so za opravljanje osnovnih nadzornih nalog, kot so preklapljanje količin, časovniki in števci.
Zanesljivost in okoljska prilagodljivost
PLC-ji uporabljajo industrijske zasnove (kot so delovanje brez ventilatorja, širok temperaturni razpon, odpornost proti prahu in vodi), kar omogoča stabilno delovanje v težkih okoljih z močnimi elektromagnetnimi motnjami in vibracijami ter dosega srednji čas med napakami (MTBF) več kot 20.000 ur.
Stroški in vzdrževanje
PLC-ji imajo nižje stroške, so enostavni za vzdrževanje in imajo nizko krivuljo učenja za programiranje lestvične logike, zaradi česar so primerni za majhne do srednje velike krmilne projekte.
Industrijski osebni računalniki so dražji in zahtevajo strokovno vzdrževanje, zaradi česar so primerni za scenarije, ki zahtevajo zapletene izračune ali interakcijo človek-stroj.
Aplikacija
PLC: Uporablja se v aplikacijah, ki zahtevajo visoko zmogljivost in zanesljivost v realnem času, kot je nadzor proizvodne linije, zaklepanje opreme in varnostna zaščita.
Industrijski osebni računalnik: uporablja se v aplikacijah, ki zahtevajo visoko zmogljivo računalništvo, kot so pridobivanje podatkov, vizualni pregled in porazdeljeno krmiljenje; pogosto uporablja v povezavi s PLC.
Tehnološki trendi: nekateri vrhunski industrijski osebni računalniki (kot so sistemi za avtomatizacijo na osnovi osebnih računalnikov) so bili uporabljeni v zapletenih nadzornih aplikacijah, kot so proizvodnja avtomobilov in pametne tovarne, vendar so za izboljšanje zanesljivosti potrebne modularna zasnova in redundantne konfiguracije.
Vgrajeni industrijski računalnik brez ventilatorja B5300 uporablja procesorje Intel® Celeron/Atom/Core z nizko porabo energije, kar zagotavlja stabilno delovanje.
Deluje 24/7, ohranja stabilno delovanje tudi v nestabilnih okoljih, zadovoljuje potrebe različne komercialne, avtomatizirane in nenadzorovane opreme. V določenih situacijah lahko popolnoma nadomesti industrijsko nadzorno opremo na osnovi PLC.
Industrijski osebni računalniki in PLC-ji imajo vsak svoje edinstvene prednosti in aplikacije v industrijski avtomatizaciji. V prihodnosti bodo morda kazale trend konvergence, vendar je možnost, da bi ena popolnoma nadomestila drugo, majhna.
Od uvedbe v vojaško industrijsko avtomatizacijo v zgodnjih devetdesetih letih prejšnjega stoletja industrijski osebni računalniki vztrajno prodirajo na različna področja in pridobivajo široko uporabo. To je posledica odprtosti osebnih računalnikov, njihove bogate strojne in programske opreme ter človeških virov, njihove podpore s strani širokega spektra inženirskega in tehničnega osebja ter njihovega poznavanja širokemu občinstvu. Stopnja uporabe industrijskih nadzornih sistemov, ki temeljijo na osebnih računalnikih (vključno z vgrajenimi osebnimi računalniki), je hitro narasla. Glavni proizvajalci programabilnih logičnih krmilnikov (PLC) in integratorji industrijskih nadzornih sistemov so prav tako sprejeli pristop tehnologije industrijskega osebnega računalnika, zaradi česar je tehnologija industrijskega krmiljenja na osnovi osebnega računalnika postala ena glavnih tehnologij na začetku tega stoletja.
Nizka cena industrijskih osebnih računalnikov je še en pomemben dejavnik, ki prispeva k njihovemu potencialu kot glavnega toka avtomatizacije industrijskega nadzora. V tradicionalnih avtomatizacijskih sistemih je osnovna avtomatizacija v veliki meri monopolizirana s PLC-ji in DCS-ji, medtem ko je avtomatizacija procesov in upravljanja v glavnem sestavljena iz različnih vrhunskih procesnih računalnikov ali miniračunalnikov. Visoki stroški njihove strojne, sistemske in aplikacijske programske opreme odvrnejo mnoga podjetja. V zgodnjih do srednjih fazah razvoja podjetja je najprimernejša izbira nizkocenovne avtomatizacije industrijskega nadzora. Nadalje, ker so se industrijski krmilniki, ki temeljijo na osebnem računalniku, izkazali za tako zanesljive kot PLC-ji, jih operaterji in vzdrževalno osebje zlahka sprejmejo, so enostavni za namestitev in uporabo ter ponujajo napredne diagnostične funkcije, sistemskim integratorjem zagotavljajo bolj prilagodljive možnosti. Zato vedno več proizvajalcev začenja sprejemati industrijske rešitve za krmiljenje osebnih računalnikov v delih svojih proizvodnih procesov.
Predvidoma se bo konkurenca med industrijskimi osebnimi računalniki in PLK-ji osredotočila predvsem na aplikacije višjega cenovnega razreda, kjer so podatki kompleksni in je integracija opreme visoka. Če pogledamo razvojne trende, bo prihodnost nadzornih sistemov verjetno med industrijskimi osebnimi računalniki in PLC-ji, znaki te konvergence pa se že pojavljajo. Tehnologija fieldbus, programabilni logični krmilniki (PLC) in industrijski osebni računalniki se bodo še dolgo medsebojno dopolnjevali in spodbujali, vendar bodo prednosti industrijskih osebnih računalnikov postale bolj izrazite, njihov obseg uporabe pa se bo hitro razširil na vsa področja industrijskega nadzora.
Integrirani sistemi upravljanja in nadzora
Z vse globljim prodorom internetne tehnologije na področje industrijskega nadzora je integracija sistemov nadzora in upravljanja postala neizogibna. To omogoča dolgo zaželene cilje integriranega upravljanja in nadzora, informatizacije industrijskih podjetij in omrežne avtomatizacije v industriji industrijske avtomatizacije. Integrirano upravljanje in nadzor omogoča podjetjem, da izberejo najboljše rešitve, ki resnično ustrezajo novi gospodarski dobi, s čimer izboljšajo učinkovitost proizvodnje in povečajo konkurenčnost na trgu. Zato je nova usmeritev v razvoju tehnologije industrijskega nadzora realizacija odprtih, porazdeljenih inteligentnih sistemov prek ethernetnih in spletnih tehnologij, ki zagotavljajo modularne, porazdeljene in ponovno uporabljive rešitve industrijskega nadzora, ki temeljijo na standardih protokola Ethernet in TCP/IP. Njegov najpomembnejši vidik je razvoj omrežno zasnovane programske opreme za industrijski nadzor in upravljanje.
Izgradnja integriranega nadzornega sistema vključuje integracijo več sistemov in tehnologij. Kar zadeva integracijo več sistemov, je prvi vidik integracija več sistemov znotraj nadzornega omrežja polja, ki vključuje tri integracijske modele. Prva je integracija krmilnih sistemov Fieldbus (FCS) in sistemov za nadzor podatkov (DCS), kjer FCS izvaja osnovne merilne in krmilne zanke, DCS pa deluje kot upravljanje in koordinator na višji ravni za izvajanje kompleksnih naprednih nadzornih in optimizacijskih funkcij. Drugi je integracija krmilnih sistemov Fieldbus (FCS), DCS in PLC-jev, kjer v situacijah s kompleksno logično prepletenostjo PLC in FCS izvajata osnovne merilne in krmilne zanke, DCS pa deluje kot upravljanje na višji ravni in koordinator za izvajanje kompleksnih naprednih nadzornih in optimizacijskih funkcij. Tretja je integracija več FCS-jev, ki obravnava težave s pretvorbo med različnimi komunikacijskimi protokoli. To vključuje osredotočanje na interoperabilnost različnih naprav fieldbus in razvoj poenotene konfiguracije, nadzora in programske opreme za doseganje brezhibne integracije brez žrtvovanja ali vpliva na funkcionalnost in zmogljivost vsakega neodvisnega sistema. Drugič, tu je integracija omrežij za upravljanje in nadzor. Pri prihodnjem upravljanju podjetja bo velika količina podatkov izvirala iz nadzornega omrežja. Gradnja sistemov aplikacijske programske opreme podjetja, vključno z bazami podatkov v realnem času, zgodovinskimi bazami podatkov, objavljanjem podatkov, rudarjenjem podatkov, izračuni modelov, simulacijo procesov, načrtovanjem receptov, optimizacijo delovanja, spremljanjem parametrov, analizo odstopanj in diagnozo napak, zahteva vzpostavitev različnih baz podatkov na internetu/Omrežno okolje spletnih aplikacij za resnično doseganje integriranega upravljanja in nadzora. To zagotavlja inteligentno podporo pri odločanju programski opremi za nadzor in dragocene podatke programski opremi za upravljanje.
Kar zadeva integracijo tehnologije, to vključuje integracijo različnih tehnologij, kot so tehnologija interoperabilnosti opreme, splošna tehnologija izmenjave podatkov, Ethernet in industrijski Ethernet. Splošna tehnologija izmenjave podatkov vključuje tehnologijo dinamične izmenjave podatkov DDE, tehnologijo omrežne dinamične izmenjave NetDDE, tehnologijo medsebojnega povezovanja odprte baze podatkov ODBC, objektni model komponente COM/DCOM in tehnologijo OPC. Tehnologija Ethernet+TCP/IP omogoča neposreden prenos in deljenje kontrolnih parametrov in statusa omrežnih vozlišč na industrijskem področju znotraj informacijskega omrežja podjetja, s čimer se izognemo težavam pri integraciji PLC-jev, DCS-jev in FCS-jev zaradi obstoja več protokolov.
Razlike v funkcionalnem položaju: PLC-ji so zasnovani posebej za industrijsko krmiljenje. Njihove glavne funkcije so logični nadzor (kot je programiranje lestvičnega diagrama), odziv v realnem času in zmogljivosti za preprečevanje motenj. Primerni so za opravljanje osnovnih nadzornih nalog, kot so preklapljanje količin, časovniki in števci.
Zanesljivost in okoljska prilagodljivost
PLC-ji uporabljajo industrijske zasnove (kot so delovanje brez ventilatorja, širok temperaturni razpon, odpornost proti prahu in vodi), kar omogoča stabilno delovanje v težkih okoljih z močnimi elektromagnetnimi motnjami in vibracijami ter dosega srednji čas med napakami (MTBF) več kot 20.000 ur.
Stroški in vzdrževanje
PLC-ji imajo nižje stroške, so enostavni za vzdrževanje in imajo nizko krivuljo učenja za programiranje lestvične logike, zaradi česar so primerni za majhne do srednje velike krmilne projekte.
Industrijski osebni računalniki so dražji in zahtevajo strokovno vzdrževanje, zaradi česar so primerni za scenarije, ki zahtevajo zapletene izračune ali interakcijo človek-stroj.
Aplikacija
PLC: Uporablja se v aplikacijah, ki zahtevajo visoko zmogljivost in zanesljivost v realnem času, kot je nadzor proizvodne linije, zaklepanje opreme in varnostna zaščita.
Industrijski osebni računalnik: uporablja se v aplikacijah, ki zahtevajo visoko zmogljivo računalništvo, kot so pridobivanje podatkov, vizualni pregled in porazdeljeno krmiljenje; pogosto uporablja v povezavi s PLC.
Tehnološki trendi: nekateri vrhunski industrijski osebni računalniki (kot so sistemi za avtomatizacijo na osnovi osebnih računalnikov) so bili uporabljeni v zapletenih nadzornih aplikacijah, kot so proizvodnja avtomobilov in pametne tovarne, vendar so za izboljšanje zanesljivosti potrebne modularna zasnova in redundantne konfiguracije.
Vgrajeni industrijski računalnik brez ventilatorja B5300 uporablja procesorje Intel® Celeron/Atom/Core z nizko porabo energije, kar zagotavlja stabilno delovanje.
Deluje 24/7, ohranja stabilno delovanje tudi v nestabilnih okoljih, zadovoljuje potrebe različne komercialne, avtomatizirane in nenadzorovane opreme. V določenih situacijah lahko popolnoma nadomesti industrijsko nadzorno opremo na osnovi PLC.
Industrijski osebni računalniki in PLC-ji imajo vsak svoje edinstvene prednosti in aplikacije v industrijski avtomatizaciji. V prihodnosti bodo morda kazale trend konvergence, vendar je možnost, da bi ena popolnoma nadomestila drugo, majhna.
Razvoj industrijskih osebnih računalnikov
Od uvedbe v vojaško industrijsko avtomatizacijo v zgodnjih devetdesetih letih prejšnjega stoletja industrijski osebni računalniki vztrajno prodirajo na različna področja in pridobivajo široko uporabo. To je posledica odprtosti osebnih računalnikov, njihove bogate strojne in programske opreme ter človeških virov, njihove podpore s strani širokega spektra inženirskega in tehničnega osebja ter njihovega poznavanja širokemu občinstvu. Stopnja uporabe industrijskih nadzornih sistemov, ki temeljijo na osebnih računalnikih (vključno z vgrajenimi osebnimi računalniki), je hitro narasla. Glavni proizvajalci programabilnih logičnih krmilnikov (PLC) in integratorji industrijskih nadzornih sistemov so prav tako sprejeli pristop tehnologije industrijskega osebnega računalnika, zaradi česar je tehnologija industrijskega krmiljenja na osnovi osebnega računalnika postala ena glavnih tehnologij na začetku tega stoletja.
Nizka cena industrijskih osebnih računalnikov je še en pomemben dejavnik, ki prispeva k njihovemu potencialu kot glavnega toka avtomatizacije industrijskega nadzora. V tradicionalnih avtomatizacijskih sistemih je osnovna avtomatizacija v veliki meri monopolizirana s PLC-ji in DCS-ji, medtem ko je avtomatizacija procesov in upravljanja v glavnem sestavljena iz različnih vrhunskih procesnih računalnikov ali miniračunalnikov. Visoki stroški njihove strojne, sistemske in aplikacijske programske opreme odvrnejo mnoga podjetja. V zgodnjih do srednjih fazah razvoja podjetja je najprimernejša izbira nizkocenovne avtomatizacije industrijskega nadzora. Nadalje, ker so se industrijski krmilniki, ki temeljijo na osebnem računalniku, izkazali za tako zanesljive kot PLC-ji, jih operaterji in vzdrževalno osebje zlahka sprejmejo, so enostavni za namestitev in uporabo ter ponujajo napredne diagnostične funkcije, sistemskim integratorjem zagotavljajo bolj prilagodljive možnosti. Zato vedno več proizvajalcev začenja sprejemati industrijske rešitve za krmiljenje osebnih računalnikov v delih svojih proizvodnih procesov.
Predvidoma se bo konkurenca med industrijskimi osebnimi računalniki in PLK-ji osredotočila predvsem na aplikacije višjega cenovnega razreda, kjer so podatki kompleksni in je integracija opreme visoka. Če pogledamo razvojne trende, bo prihodnost nadzornih sistemov verjetno med industrijskimi osebnimi računalniki in PLC-ji, znaki te konvergence pa se že pojavljajo. Tehnologija fieldbus, programabilni logični krmilniki (PLC) in industrijski osebni računalniki se bodo še dolgo medsebojno dopolnjevali in spodbujali, vendar bodo prednosti industrijskih osebnih računalnikov postale bolj izrazite, njihov obseg uporabe pa se bo hitro razširil na vsa področja industrijskega nadzora.
Integrirani sistemi upravljanja in nadzora
Z vse globljim prodorom internetne tehnologije na področje industrijskega nadzora je integracija sistemov nadzora in upravljanja postala neizogibna. To omogoča dolgo zaželene cilje integriranega upravljanja in nadzora, informatizacije industrijskih podjetij in omrežne avtomatizacije v industriji industrijske avtomatizacije. Integrirano upravljanje in nadzor omogoča podjetjem, da izberejo najboljše rešitve, ki resnično ustrezajo novi gospodarski dobi, s čimer izboljšajo učinkovitost proizvodnje in povečajo konkurenčnost na trgu. Zato je nova usmeritev v razvoju tehnologije industrijskega nadzora realizacija odprtih, porazdeljenih inteligentnih sistemov prek ethernetnih in spletnih tehnologij, ki zagotavljajo modularne, porazdeljene in ponovno uporabljive rešitve industrijskega nadzora, ki temeljijo na standardih protokola Ethernet in TCP/IP. Njegov najpomembnejši vidik je razvoj omrežno zasnovane programske opreme za industrijski nadzor in upravljanje.
Izgradnja integriranega nadzornega sistema vključuje integracijo več sistemov in tehnologij. Kar zadeva integracijo več sistemov, je prvi vidik integracija več sistemov znotraj nadzornega omrežja polja, ki vključuje tri integracijske modele. Prva je integracija krmilnih sistemov Fieldbus (FCS) in sistemov za nadzor podatkov (DCS), kjer FCS izvaja osnovne merilne in krmilne zanke, DCS pa deluje kot upravljanje in koordinator na višji ravni za izvajanje kompleksnih naprednih nadzornih in optimizacijskih funkcij. Drugi je integracija krmilnih sistemov Fieldbus (FCS), DCS in PLC-jev, kjer v situacijah s kompleksno logično prepletenostjo PLC in FCS izvajata osnovne merilne in krmilne zanke, DCS pa deluje kot upravljanje na višji ravni in koordinator za izvajanje kompleksnih naprednih nadzornih in optimizacijskih funkcij. Tretja je integracija več FCS-jev, ki obravnava težave s pretvorbo med različnimi komunikacijskimi protokoli. To vključuje osredotočanje na interoperabilnost različnih naprav fieldbus in razvoj poenotene konfiguracije, nadzora in programske opreme za doseganje brezhibne integracije brez žrtvovanja ali vpliva na funkcionalnost in zmogljivost vsakega neodvisnega sistema. Drugič, tu je integracija omrežij za upravljanje in nadzor. Pri prihodnjem upravljanju podjetja bo velika količina podatkov izvirala iz nadzornega omrežja. Gradnja sistemov aplikacijske programske opreme podjetja, vključno z bazami podatkov v realnem času, zgodovinskimi bazami podatkov, objavljanjem podatkov, rudarjenjem podatkov, izračuni modelov, simulacijo procesov, načrtovanjem receptov, optimizacijo delovanja, spremljanjem parametrov, analizo odstopanj in diagnozo napak, zahteva vzpostavitev različnih baz podatkov na internetu/Omrežno okolje spletnih aplikacij za resnično doseganje integriranega upravljanja in nadzora. To zagotavlja inteligentno podporo pri odločanju programski opremi za nadzor in dragocene podatke programski opremi za upravljanje.
Kar zadeva integracijo tehnologije, to vključuje integracijo različnih tehnologij, kot so tehnologija interoperabilnosti opreme, splošna tehnologija izmenjave podatkov, Ethernet in industrijski Ethernet. Splošna tehnologija izmenjave podatkov vključuje tehnologijo dinamične izmenjave podatkov DDE, tehnologijo omrežne dinamične izmenjave NetDDE, tehnologijo medsebojnega povezovanja odprte baze podatkov ODBC, objektni model komponente COM/DCOM in tehnologijo OPC. Tehnologija Ethernet+TCP/IP omogoča neposreden prenos in deljenje kontrolnih parametrov in statusa omrežnih vozlišč na industrijskem področju znotraj informacijskega omrežja podjetja, s čimer se izognemo težavam pri integraciji PLC-jev, DCS-jev in FCS-jev zaradi obstoja več protokolov.
Priporočeno
