PLCs הופיעו כתוצר של עידן Industrial 3.0. במשך יותר מחמישה עשורים של פיתוח, הטכנולוגיה התחדשה ללא הרף, ומגוון המוצרים התרחב בהתמדה. בתור המוח השולט במערכות ייצור תעשייתיות, PLCs החליפו את הממסרים ששימשו בעבר לשליטה בציוד- בהספק גבוה. מעבר זה חסך שטח ייצור, הפחית את צריכת החשמל והפחית את עומס העבודה של מהנדסים בתחזוקת ציוד.
נכון לעכשיו, כאשר הייצור התעשייתי עובר לכיוון תעשיה 4.0, מפעלי ייצור חייבים לעבור טרנספורמציה ושדרוג. זה כרוך לא רק בשיפור רמת האוטומציה של ציוד ייצור אלא גם בשילוב טכנולוגיית אינטרנט עם מערכות בקרה תעשייתיות. על ידי מינוף נתוני צרכנים, ניתן לייעל את ניהול שרשרת האספקה ולשפר את תכנון הייצור במפעל. כתוצאה מכך, באוטומציה תעשייתית, ה-PLC, המשמש כ"מוח", ממלא תפקיד מכריע בגל חדש זה של טרנספורמציה תעשייתית.
ה-PLC של היום אינם עוד PLCs מסורתיים
במילים פשוטות, PLC הוא מחשב המוקדש לבקרה תעשייתית. הוא משתמש בזיכרון הניתן לתכנות כדי לאחסן הוראות, ביצוע לוגיקה, רצף, תזמון ופונקציות חישוביות. באמצעות מודולי I/O אנלוגיים או דיגיטליים, הוא שולט בתהליכי ייצור מכאניים שונים. ה-CPU משמש כמוחו של ה-PLC, המבצע תוכניות משתמש תוך צבירה, ניתוח ועיבוד מידע שנאסף ממודולים אחרים.
מפעלים חכמים כוללים חישה מקיפה, קבלת החלטות-מותאמת וביצוע מדויק, המאפשרים ניהול עסק ופעולות ייצור אוטונומיות. השגת ייצור חכם מחייבת בקרים תעשייתיים רב-תכליתיים ובעלי ביצועים גבוהים. בהגדרות תעשייתיות קודמות, ציוד בודד, מקטע תהליך או קו ייצור עשוי לדרוש בקרים מרובים-לדוגמה, פלטפורמת רובוט תעשייתי המשתמשת בבקר רובוט + PLC, או יחידת עיבוד גמיש המשתמשת ב-CNC + PLC. מפעלים חכמים עתידיים דורשים "מוח" אחד כדי לשלוט בכל היחידות.
ד"ר Wei Rong Xiao, נשיא B&R Greater China, הצהיר בהרצאה מקוונת שה-PLC של היום אינם עוד PLCs מסורתיים. הוא ציין כי PLCs מסורתיים מבצעים משימות מרובות ברצף, וחוזרים על המחזור. לעומת זאת, הדור החדש של PLCs של B&R, המבוסס על מספר משימות בתוך פרויקט אחד, מחלק את המערכת למספר רמות משימות. כל משימה מתאימה למחזור, עם רמות עדיפות מוגדרות בהתאם למשך המחזור.
זה מוכיח שה-PLC החדשים לא רק מבצעים משימות לוגיות פשוטות, אלא מסוגלים לטפל בתהליכים מורכבים יותר בקווי ייצור. במצבי חירום, יכולות ריבוי המשימות של ה-PLC מהדור החדש מונעות את הצורך בטיפול בהפרעות, בניגוד ל-PLC המסורתיים. במילים אחרות, מערכות הייצור התעשייתיות של היום דורשות PLC אינטליגנטי ביותר בתור ה"מוח" שלהן.
מומחי תעשייה מציינים גם שמערכות PLC מודרניות בקנה מידה גדול- הן מטבען מערכות מחשוב מבוזרות המבוססות על אוטובוסים שטח ורשתות מקומיות. יישום טכנולוגיות התומכות במחשוב מבוזר מבוסס ענן על בקרה תעשייתית תחולל מהפכה בארכיטקטורת המערכת, מסגרות טכניות, צורות מוצר ושיטות יישום. בעוד הייצור עובר לייצור חכם, נותרו נושאי מחקר רבים בתחום ה-PLC.
איזה סוג של PLC עונה על הדרישות של Industry 4.0?
על רקע Industry 4.0, רשתות מפעלים מתפתחות מרשתות מקומיות סגורות למערכות מקושרות עם גופים חיצוניים. כתוצאה מכך, מודל התקשורת עבור PLCs חייב גם להתאים. מערכות תקשורת PLC יכולות ליצור רשתות בקרה מורכבות יותר באמצעות פרוטוקולים כמו Profinet, CC-Link או DeviceNet. עם זאת, PLCs רבים נותרים בלתי תואמים לסורקי ברקוד, קוראי RFID, חיישנים ומצלמות תעשייתיות הנדרשות במפעלים חכמים. ייצור חכם תלוי ברכישת נתונים. נתוני המפעל-כולל ניהול חומרים וניטור ציוד-חייבים להשתלב במערכות MES כדי לספק יסודות חומרה חזקים לדיגיטליזציה מקיפה בין ייצור, לוגיסטיקה, אחסנה וניהול שיווק.
זה חושף אתגרים משמעותיים בפיתוח PLC תואם Industry 4.0, הממתין לפתרון על ידי מומחי מו"פ.
ראשית, עליו לטפל בנתוני ייצור מסיביים ובאלגוריתמים מורכבים יותר ויותר. תחת ייצור חכם, PLCs צריכות בהכרח לאחסן כמויות גדולות יותר של נתוני ייצור. מצד אחד, הדרישה של הצרכנים להתאמה אישית ואיכות של מוצרים עולה, מה שמחייב את המפעלים לשפר את טכניקות הייצור תוך הפחתת עלויות הייצור. כתוצאה מכך, מערכת הבקרה הבסיסית חייבת לעבד כמויות אדירות של נתוני ייצור וקשרים לוגיים. מצד שני, טיפול בנתונים כאלה מטיל דרישות גבוהות יותר מהאלגוריתמים שמאחורי חומרת PLC. פיתוח אלגוריתמים חזקים כרוך מטבעו בחסמים טכניים משמעותיים.
שנית, הפשטות של תמיכה בתכנון תוכנת תכנות היא קריטית. ככל שציפיות הצרכנים למוצרים עולות, מורכבות הייצור במפעל גוברת בהכרח. PLC חייב כעת לבצע פונקציות כמו בקרת PID, תקשורת רשת, חישובי מהירות גבוהה-, בקרת מיקום, רישום נתונים ותצוגת טקסט. המשמעות היא שקושי התכנות עולה כל הזמן. יתר על כן, שפות תכנות PLC משתנות בין מותגים שונים בשוק, מה שמחייב מהנדסים לשלוט במספר שפות. מנקודת המבט של -משתמשי הרכש, מוצר PLC מעשי באמת מאפשר למהנדסים ללמוד פעם אחת וליישם את כישוריהם באופן אוניברסלי. זה מפחית את העלויות הארגוניות בהכשרת כוח אדם, ייעוץ טכני, איתור באגים במערכת ותחזוקת תוכנה.
שלישית, הבנת ההרגלים התפעוליים של מהנדסים בתרחישי יישומים ספציפיים במורד הזרם. בשימוש ב-PLC, משתמשים נתקלים בהבחנות בין מה שמכונה-מערכות יפניות וגרמניות, שלכל אחת מהן יתרונות משלה בתכנות תוכנה. מכיוון ש-PLC משלבים תוכנה וחומרה, תרחישי יישומים שונים מחייבים התאמות תוכנה מתאימות. יתרה מכך, תרחישים משתנים מובילים להרגלים תפעוליים מובהקים בקרב מהנדסים. לעומת זאת, ספקי PLC חייבים להתאים תוכנת PLC גנרית כדי לתת מענה להעדפות תפעוליות ספציפיות לתעשייה-. ללא קשר למגזר, תכנות תוכנה עבור PLCs בסביבות ייצור מודרניות נותן יותר ויותר עדיפות לפשטות וקלות תפעול.
נוף תחרותי של שוק PLC של סין
כמרכז הייצור הגדול בעולם, סין מתגאה באופן טבעי בשימוש מסיבי ב-PLC. שוק ה-PLC המקומי נשלט על ידי מותגים אירופאים, אמריקאים ויפנים.
בין המותגים האירופיים והאמריקאים בולטים סימנס, רוקוול ושניידר. סימנס מצטיינת במוצרים קטנים, בינוניים וגדולים-, וביססה את עצמה כספקית ראשית בשוק ה-PLC של סין עם נתח שוק של 40.7% ב-2016 לבדה. רוקוול שומרת על עמדה מובילה בגזרת ה-PLC הגדולות, ומחזיקה בנתח שוק של 10.1%. שניידר, כספק-ותיק PLC, שמר בעקביות על נתח שוק של כ-9%. בין המותגים היפניים בולטות מיצובישי ואומרון. תוך מינוף העלות{11}}יחס הביצועים ויתרונות ערוצי השוק שלהם, הם שומרים על רמה גבוהה של תחרותיות בשוק המקומי.
בנוסף, דלתא המבוססת-בטייוואן, עם יתרון העלות-העלויות הגבוהות שלה, חדרה עמוקות לשוק ה-OEM. על ידי רדיפה מתמדת של פתרונות משולבים המשלבים PLC עם כונני תדרים משתנים וכונני סרוו, דלתא שמרה על צמיחה מהירה במכירות בשוק.
לגבי PLCs מקומיים, הפיתוח שלהם משתרע על פני כמעט 40 שנה. ניתן לחלק את ההיסטוריה הזו בגדול לשלושה שלבים: תקופת ההקדמה משנות ה-80 ועד שנות ה-90, כאשר כל ה-PLCs בשוק היו מותגים מעבר לים; שלב-ההתחלה עבור מפעלי בקרה תעשייתיים מקומיים משנות ה-90 עד 2000, כאשר מותגי PLC מקומיים החלו לצוץ; ושלב הפיתוח של מותגי PLC מקומיים לאחר שנת 2000.
מותגים מקומיים התחילו עם PLCs קטנים, שיש להם חסמים טכניים נמוכים יותר, ומינפו את היתרונות המקומיים שלהם כדי להשיג צמיחה מהירה. בשנים האחרונות, הם עשו פריצות משמעותיות לשוק ה-PLC הבינוני-.
מַסְקָנָה
PLCs הם מרכיבים הכרחיים של אוטומציה במפעל ובקרת תהליכים תעשייתיים. בעידן הייצור החכם, דרישות מוגברות לביצועי PLC הן בלתי נמנעות, המחייבות עיצוב מחדש מהותי הכולל בקרת ביצועים- גבוהים, יכולת פעולה הדדית, תקשורת מאובטחת, תפעול- חוצה פלטפורמות והוכחה- עתידית. מנקודת מבט של שוק, PLCs מתמודדים עם מחסומי ערוצים. לשוק של מוצר PLC יחיד מחברות אוטומציה תעשייתית יש בדרך כלל תקרה בלתי נראית. ניקח לדוגמא מותגים זרים-יוקרתיים: ראשית, למנף את החוזקות שלהם כדי לזהות נקודות כניסה מתאימות; שנית, לאחר השגת הכרה של לקוחות, לשפר בהדרגה את המו"פ של מוצרי שרשרת תעשייתיים, ולהפוך מספק יחיד לספק פתרונות; לבסוף, למנף צבירה טכנולוגית ויתרונות מותג כדי להפוך לספק מקיף המשתרע על פני השווקים האמצעיים-עד-הגבוהים-.