מאז הצגתם של בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות (PLC), מגוון של בקרי אוטומציה נדדו ליישומים תעשייתיים, כולל בקרי אוטומציה ניתנים לתכנות (PAC) ובקרי תעשייתי קצה (EPIC). למשתמשים יש יותר אפשרויות במונחים של עלות, טביעת רגל, צפיפות קלט/פלט (I/O), תאימות לאוטובוסי שדה, תקשורת, יכולות תכנות ומהירות עיבוד, והתחרות בין ספקי בקרים מובילים גברה.
עבור השוק, גיוון הוא לעתים קרובות מועיל, אבל זה יכול גם להיות מתסכל עבור מהנדסים ומשתמשי קצה. בחירת פלטפורמת בקרה מסוימת היא השקעה-לטווח ארוך, עם הוצאות נלוות כגון הדרכה וחוזי תמיכה. מקבלי ההחלטות רוצים לקבל תמורה לכספם.
אבל לפני שמביעים תמיכה בנושא, כדאי לבדוק איך התעשייה מתפתחת. מהם הכוחות המניעים מאחורי מגמות פתרונות הבקרה השונות? איך הטרנדים האלה מתרחשים כרגע? כיצד משתמשים יכולים להשקיע באוטומציה בעתיד כדי להבטיח הצלחה?
דפוסים אבולוציוניים של בקרים תעשייתיים
בבחינת ההתקדמות באוטומציה ובקרה בעשורים האחרונים, ברור לראות כיצד מספר איטרציות טכנולוגיות ספציפיות הניעו את הפיתוח של תכונות I/O ובקרה חדשות.
לדוגמה, כאשר פותחו מערכות ה-I/O הראשונות, התקני בקרת שדה וחישה הסתמכו גם על רכיבים אלקטרומגנטיים ופנאומטיים שהוגבלו על ידי תכונות פיזיקליות שיפגעו באורך החיים שלהם. רכיבי מתח- קומפקטיים, כגון ממסרי מצב מוצק-, הניעו את הצורך באפשרויות נוספות למשתמשים לשלב I/O ישירות במערכות שלהם. זה הוביל ל-I/O המודולרי הראשון, במקביל לכך שחברות האלקטרוניקה הביאו את מחשוב ההייטק- למיינסטרים. האלקטרוניקה הרגישה במערכות אלו דרשה קלט/פלט חיצוני על מנת ליצור אינטראקציה עם העולם האמיתי. זה היה מתלה הקלט/פלט הראשון שניתן להתייחס אליו, שהיה חלופה ל-I/O מבוסס-מתלים ב-PLC.
המעבר ממכשירי I/O ייעודיים-לבודדים ל-I/O מודולרי ל-bus I/O מדגים את הרעיון של שימוש חוזר בבקרה תעשייתית. פלטפורמות הבקרה של הדור הבא- משלבות מעגלי עיבוד קלט/פלט משובצים. המודולים התרחבו מערוץ קלט/פלט אחד ל-32 ערוצים, עד שיש להם כעת קלט/פלט מובנה ב-PLC והתקנים מונוליטיים אחרים. במקרים מסוימים, עם תצורה נכונה, כל ערוץ קלט/פלט יכול לקבל מגוון סוגי אותות שונים.
מודל זה מדגים כיצד חדשנות מתפשטת ברחבי התעשייה: עם הזמן, חידושים בודדים הופכים למודולריים, עובדים עם טכנולוגיות אחרות, ואז מוטבעים בטכנולוגיות אלו כחלק ממחזור חדשנות חדש.
עבור PLCs ו-PACs, דגם זה מספק בקרים קטנים יותר ומודולי I/O. מכיוון שפונקציות מעבד מתמטיקה ותכנות משולבות ישירות בלוח הבקרה ובהתקנים אחרים כגון קלט/פלט, משדרים ושערי רשת, יותר כוח מחשוב מומש "לאינץ' רבוע". לאורך זמן, אותו דפוס בא לידי ביטוי במעבר של ממשקי תקשורת משובצים חדשים ותקני פרוטוקול לבקר.
התכנסות הדדית של טכנולוגיות שונות
המגמה של התכנסות הדדית- שזורה במחזור האינטגרציה, וחידושים טכנולוגיים מחוץ לשוק הבקרה התעשייתי עושים את דרכם בהדרגה לבקרים. מבט על ההיסטוריה של ה-I/O של האוטובוס מראה כיצד מגמה זו הובילה לפיתוח תכונות בקר חדשות.
מ-I/O אפיק טורי, אפיקי קלט/פלט מקבילים מורחבים ופתרונות אחרים שאפשרו למחשבי מיני- ומיקרו- ליצור אינטראקציה עם הקלט/פלט. זה גם העניק השראה לרעיון של פיתוח-מעבדי תקשורת I/O עצמאיים שהפרידו בין ה-I/O מהמחשב ואפשרו לכל מחשב עם יציאת תקשורת לקיים איתו אינטראקציה.
ככל שמודולי הקלט/פלט והמעבדים השתפרו, בקרים היברידיים מוקדמים הצליחו לספק גם עיבוד אותות אנלוגי, שהיה זמין באותה תקופה רק במערכות בקרה מבוזרות (DCS). מכיוון שתוכניות לוגיקה סולם (שפת תכנות PLC) לא נועדו במקור לטפל בפורמטים אנלוגיים של נתונים, הדבר הוביל ליצירת שפות תכנות חדשות לבקרים היברידיים.
לאחר מכן, החלו -חלופות בעלות נמוכה למחשב IBM PC להציף את השוק. מכיוון שהמחשב האישי הוא פונקציית הבקרה העיקרית של המערכת ההיברידית, הדבר מעורר חששות לגבי אמינות. זה היה משמעותי עבור ספקים לפתח חלופות משופרות-תעשייתיות המשלבות את רכיבי הקלט/פלט, הרשת והתכנות של הפתרונות ההיברידיים המוקדמים יותר למערכת אחת, שזכתה לכינוי מערכת PAC. ה-PAC השתמש באותו מעבד כמו המחשב ויכול היה לספק מערך תכונות שממלא את הפער בין העלות הנמוכה-, השליטה ב-PLC- שוק נישת בקרת תהליכים-גבוהה, מבוסס DCS-.
חידושים בחברות-היי-טק ובשוק המחשבים האישיים פתחו הזדמנויות לשליטה תעשייתית. מגמה זו מתחילה להאיץ יחד עם ההתכנסות הגוברת בין תחומי טכנולוגיית התפעול (OT) וטכנולוגיית המידע (IT). דוגמה לכך היא גל הפתרונות הסלולריים שצץ בשנים האחרונות. זה בא לידי ביטוי גם בדחף לביג דאטה, ניתוח ענן ותמיכה בלמידת מכונה, טכנולוגיות שנולדו מחוץ למגזר האוטומציה התעשייתית.
בקרים לעתיד
ככל שהמגמה לאינטגרציה טכנולוגית עמוקה יותר ויותר, התכנסות גדולה יותר בין תעשיות וקישוריות רבה יותר בין מכשירים ומערכות ממשיכה להתפתח, מה יביא לנו הבקר של העתיד?
כיצד מהנדסים צריכים לעשות את הבחירות שלהם כדי להבטיח שהם יהיו מעודכנים במגמות הטכנולוגיות ולעזור למקסם את היתרונות לארגונים שלהם? להלן 3 טיפים שיעזרו לארגונים יצרניים לבחור את טכנולוגיית הבקרה הנכונה כדי להשיג את מטרותיהם.
1. התמקד בעיצוב, לא בפונקציה
מתוך הבנה שהטכנולוגיה תמשיך להשתפר עם הזמן, ותהיה משולבת ומוטמעת בצורה הדוקה יותר, יש צורך לתעדף השקעות במערכות בקרה שלא ניתן לשנות בקלות או במהירות. מהנדסים צריכים להדגיש את הארכיטקטורה של מערכת הבקרה ולא חלק מהמאפיינים המושכים את העין- של היום.
2. חפשו חידושים חיצוניים
אם מהנדסים יתכננו מערכות שמתפתחות עם הזמן ויכולות לעמוד בקצב הטרנספורמציה הדיגיטלית, שבתורה מצמצמת את התחזוקה והעבודה מחדש, זה ירשים את משתמשי הקצה, שיזכרו שהטכנולוגיה שמגדירה את העתיד מגיעה בדרך כלל מחוץ לתעשייה.
3. שמרו על ראש פתוח
בעוד הקרב על נתח שוק בטכנולוגיות קנייניות מעכב חדשנות, תמיכה בסטנדרטים פתוחים פותחת בפני כולם אפשרויות אינסופיות. קישוריות היא אחד מדדי היעד של Industry 4.0, וככל שהקישוריות עולה, המהנדסים צריכים להשקיע בטכנולוגיות שיכולות ליצור הזדמנויות למערכות שונות לעבוד יחד.