Ewolucja sterowników PLC: historia programowalnych sterowników logicznych oraz sposób ich wyboru lub wymiany

Przejdź się po niemal każdej starszej fabryce, a natkniesz się na paradoks. Jedna linia nadal obsługuje logikę drabinkową napisaną piętnaście lub dwadzieścia lat temu na kontrolerze, którego nie było już od dziesięciu lat, podczas gdy komórka tuż obok niej przesyła strumieniowo dane do platformy IIoT w celu konserwacji predykcyjnej. Obydwoje wykonują swoją pracę. Ta luka, siedząca obok siebie na tym samym piętrze, to tak naprawdę historia dorastania programowalnych sterowników logicznych. Zrozumienie ewolucji sterowników PLC to nie tylko ciekawostki przemysłowe. Mówi Ci, dlaczego Twoja zainstalowana baza wygląda tak, a nie inaczej, i kształtuje dwie decyzje, przed którymi ostatecznie staje każdy zakład: który kontroler kupić jako następny i co zrobić, gdy ten, na którym polegasz, dobiegnie końca.

Przed sterownikami PLC: dlaczego logika przekaźników powstrzymywała branżę

Przed PLC maszynami sterowano za pomocą zespołów przekaźników elektromechanicznych. Logika procesu, czyli moment otwarcia zaworu i uruchomienia silnika, opiera się na fizycznym okablowaniu złożonym z setek, a nawet tysięcy przekaźników umieszczonych w dużych szafach.

To podejście zadziałało, ale było kruche pod wieloma względami. Zmiana sekwencji sterowania oznaczała ręczną zmianę okablowania panelu, co mogło zająć dni lub tygodnie, gdy linia była bezczynna. Pojedynczy uszkodzony przekaźnik lub luźny przewód mógł zatrzymać produkcję, a znalezienie usterki w plątaninie przewodów było żmudną pracą. Same szafy zajmowały powierzchnię, a po latach drobnych zmian dokumentacja rzadko odpowiadała temu, co faktycznie zbudowano.

Presja osiągnęła szczyt w amerykańskim przemyśle motoryzacyjnym. Producenci samochodów, tacy jak General Motors, co roku zmieniali oprzyrządowanie w swoich liniach, a każda wymiana oznaczała wyrywanie i odbudowę paneli przekaźników ogromnym kosztem. Pod koniec lat sześćdziesiątych te coroczne zakłócenia sprawiły, że pilne było poszukiwanie dającej się przeprogramować alternatywy. Podstawowe życzenie było proste: mieć zaufanie do inżynierów zajmujących się niezawodnością, ale wprowadzać zmiany w oprogramowaniu, a nie w miedzi. Nacisk ten doprowadził bezpośrednio do specyfikacji, w wyniku której powstał pierwszy sterownik PLC.

Narodziny PLC (1968): Modicon 084 i Ladder Logic

W 1968 roku oddział Hydramatic firmy General Motors napisał-słynną obecnie specyfikację półprzewodnikowego-zamiennika sterowania przekaźnikiem. Poproszono o wytrzymałe urządzenie, które można by przeprogramować bez konieczności zmiany okablowania, przetrwać w hali produkcyjnej i być konserwowane przez obecnych elektryków w zakładzie, a nie przez informatyków.

Wyzwanie podjęła mała firma inżynieryjna Bedford Associates. Ich odpowiedzią, pod przewodnictwem inżyniera Richarda „Dicka” Morleya i jego współpracowników, stał się Modicon 084, powszechnie uznawany za pierwszy programowalny sterownik logiczny. Nazwa „Modicon” pochodzi od Modular Digital Controller”, a „084” to po prostu numer projektu firmy. Morley jest często nazywany ojcem sterownika PLC dla tego zadania.

Najważniejszą decyzją stojącą za 084 nie była surowa wydajność. To był wybór metody programowania. Zamiast wymyślać nowy język komputerowy, zespół pozwolił inżynierom zaprogramować sterownik przy użyciu logiki drabinkowej, czyli diagramu, który wyglądał prawie dokładnie tak, jak schematy drabinkowe przekaźników, które elektrycy czytali już codziennie. To miało ogromne znaczenie. Osoby konserwujące te maszyny były elektrykami, a nie programistami i mogli wdrożyć nowy sterownik bez przekwalifikowania. Ten pojedynczy wybór projektu, spełniający oczekiwania użytkowników tam, gdzie już byli, jest głównym powodem tak szybkiego rozprzestrzeniania się sterowników PLC i tego, dlaczego logika drabinkowa pozostaje dominującym językiem programowania ponad pięćdziesiąt lat później. Jest to również powód, dla którego w niektórych zakładach nadal uruchamiane są programy drabinkowe napisane dziesiątki lat temu. Do tego punktu wracamy, omawiając wymianę starszego sprzętu.

Od tego pierwszego zamówienia koncepcja szybko się rozprzestrzeniła. Poszli w ich ślady inni producenci i w ciągu kilku lat sterowniki PLC przekształciły się z pojedynczego eksperymentu w branży motoryzacyjnej w standardowe narzędzie stosowane w różnych branżach.

Jak ewoluowały sterowniki PLC, dekada po dekadzie

Gdy koncepcja się sprawdziła, sterowniki PLC stale ewoluowały, a każda dekada dodawała nowe możliwości, których wymagała ówczesna branża.

Punktem zwrotnym było pojawienie się mikroprocesora w latach 70. i na początku 80. XX wieku. Sterowniki PLC stały się mniejsze i szybsze, zyskały więcej pamięci i otrzymały pierwsze porty komunikacyjne, które umożliwiały kontrolerom komunikację między sobą, a nie działanie w izolacji.

Lata 90. dotyczyły łączenia się w górę, z ludźmi i roślinami nad maszyną. Interfejsy człowiek{{2}maszyna (HMI) zamiast wskaźników świetlnych udostępniły operatorom ekrany graficzne, a sterowniki PLC zaczęły wymieniać dane z systemami zakładowymi-wyższego poziomu. W tym okresie pojawiła się także norma IEC 61131-3 opublikowana w 1993 r., która zdefiniowała wspólny zestaw języków programowania i ograniczyła uzależnienie od stylu dowolnego dostawcy.

W pierwszej dekadzie XXI wieku pojawiły się funkcje, które kiedyś wymagały osobnego sprzętu. Sterowanie ruchem, a w niektórych przypadkach widzenie maszynowe, stało się funkcjami, które mógł koordynować jeden kontroler, natomiast protokoły oparte na sieci Ethernet- znacznie ułatwiły łączenie systemów wielu-dostawców.

Od 2010 roku do chwili obecnej sterownik PLC stał się węzłem w znacznie większej sieci. Kontrolery łączą się teraz z oprogramowaniem ERP i MES, obsługują platformy IIoT i obsługują przetwarzanie brzegowe blisko maszyny. Co równie ważne, należy je teraz projektować z myślą o cyberbezpieczeństwie, ponieważ kontroler w sieci jest również kontrolerem narażonym na jego działanie.

Jeśli chcesz zobaczyć, jak jeden producent przeszedł przez te same etapy, przejdźmy dalejEwolucja sprzętu PLC firmy Omron na przestrzeni 50 latśledzi ten łuk w linii produktów jednej marki.

Starsze i nowoczesne sterowniki PLC: co faktycznie się zmieniło

Historia-po-dziesiątce lat wyjaśnia, jak tu dotarliśmy. Zestawiwszy to ze sobą, różnica między starszym sterownikiem PLC a nowoczesnym sterownikiem ukazuje się w pięciu wymiarach, a każdy z nich ma praktyczne konsekwencje dla każdego, kto jest właścicielem systemu.

Na uwagę zasługuje linia bezpieczeństwa. Wiele starszych sterowników PLC zaprojektowano w czasach, gdy nie oczekiwano, że sterownik będzie miał kontakt z szerszą siecią. Podłącz jeden do nowoczesnej sieci zakładowej, a może stać się słabym punktem dla atakujących, co jest jednym z praktycznych powodów, dla których zakłady decydują się na wymianę starszego sprzętu, zamiast go łatać.

PLC vs PAC vs DCS vs Mikrokontroler: wyjaśnianie zamieszania

Te cztery terminy są używane luźno, a zamieszanie może prowadzić do zakupu niewłaściwej klasy sprzętu. Oto krótka wersja.

A PLCobsługuje dyskretne, oparte na logice-sterowanie maszynami i liniami, co jest jego podstawą. APAK(programowalny sterownik automatyki) to potężniejszy kuzyn, stworzony do skomplikowanych obliczeń matematycznych, obsługi danych i zaawansowanego programowania w większych systemach. ADCS(rozproszony system sterowania) jest przeznaczony do dużych, ciągłych procesów, takich jak chemikalia, ropa i gaz czy energetyka, gdzie tysiące pętli działają przez całą dobę. Amikrokontrolerto pojedynczy chip osadzony w jednym urządzeniu lub produkcie, realizujący jedno dedykowane zadanie.

Jedno-przewodnik: wybierz sterownik PLC do dyskretnej logiki maszyny, sterownik PAC do skomplikowanych obliczeń i zaawansowanego programowania, sterownik DCS do dużych instalacji z procesami ciągłymi i mikrokontroler do prostego sterowania jednym-urządzeniem. Gdy granice są jasne, kolejne pytanie jest praktyczne: które marki faktycznie produkują te kontrolery i czym się różnią?

Główne dzisiejsze marki sterowników PLC

Na większości krótkich list zakupów dominuje sześć marek. Każdy z nich ma prawdziwy środek ciężkości, a nie jest po prostu „niezawodny i zaawansowany”, a wiedza o tym, gdzie każdy z nich jest najsilniejszy, pozwala zaoszczędzić czas.

Przeczytaj tabelę i dowiedz się, co wyróżnia każdą markę.Siemensajest mocny, gdy potrzebujesz jednej platformy od najmniejszego kontrolera do największego, powszechnego w całej Europie i dyskretnej produkcji.Allena-Bradleya, część Rockwell, jest standardem w Ameryce Północnej z głęboką bazą lokalnych integratorów.Mitsubishijest preferowany przez konstruktorów maszyn, którzy potrzebują szybkości w konkurencyjnej cenie.Omroniewyróżnia się tam, gdzie linia dotyczy zarówno kontroli, jak i ruchu.Schneidera, która wywodzi się z pierwotnej linii Modicon, ma silną pozycję w zakresie infrastruktury i procesów-powiązanych z pracą. ABB zwykle wygrywa tam, gdzie zakłady są już ujednolicone w zakresie napędów i oprzyrządowania ABB.

Niezależnie od plakietki, trzy czynniki decydują o tym, że pasują lepiej niż jakikolwiek arkusz danych:

• Blokada ekosystemu-.Oprogramowanie do programowania, licencje i szkolenia łączą Cię z platformą. Późniejsza zmiana marki rzadko kiedy kończy się tylko wymianą sprzętu.
• Dostępność-części zamiennych.Marka jest tak dobra, jak zdolność szybkiego zdobywania modułów, zwłaszcza w przypadku starszych asortymentów. Długie czasy realizacji pojedynczej karty mogą spowodować przestoje linii.
• Kompatybilność integracji.Sprawdź, czy sterownik obsługuje protokoły, z których korzystają już Twoje istniejące napędy, interfejsy HMI i systemy nadrzędne.

Szerszą listę i szczegółowe informacje-dotyczące- znajdziesz w naszym przewodniku powiodących producentów sterowników PLC. Kiedy już znasz markę, której potrzebujesz, możesz to zrobićprzeglądaj moduły PLC według producentówbezpośrednio.

Jak wybrać odpowiedni sterownik PLC do swojej aplikacji

Po ustaleniu krótkiej listy marek dopasuj ją do stanowiska, które stoi przed Tobą. Większość decyzji ma wpływ na pięć czynników.

Liczba wejść/wyjść i możliwości rozbudowy.Policz wejścia i wyjścia, a następnie dodaj około 20 do 30 procent zapasu. Dopasowanie rozmiaru do dzisiejszej dokładnej liczby oznacza, że ​​dwa lata później w zakładach następuje wymiana całego sterownika, aby dodać kilka czujników.

Możliwości przetwarzania.Prosta logika włączania/wyłączania wymaga niewiele; Pętle PID, ruch lub obsługa dużych ilości danych wymagają mocniejszego procesora i krótszego czasu skanowania. Dopasuj procesor do najtrudniejszego zadania na linii, a nie do przeciętnego.

Protokoły komunikacyjne.Wypisz protokoły, z których korzysta Twój istniejący sprzęt, takie jak PROFINET, EtherNet/IP, Modbus lub EtherCAT, i wybierz sterownik, który natywnie je obsługuje. Późniejsza modernizacja bram zwiększa koszty i zwiększa liczbę punktów awarii.

Ocena środowiskowa.Temperatura, wibracje, kurz i wilgoć decydują o tym, czy potrzebujesz sprzętu standardowego, czy hartowanego. Sterownik przystosowany do pracy w czystej obudowie nie wytrzyma-mycia ani lokalizacji na zewnątrz.

Budżet i czas realizacji.Najtańszy moduł nie jest żadną okazją, jeśli ma dwunastotygodniowy-czas realizacji, a Twoja linia jest nieczynna. Porównaj cenę jednostkową z rzeczywistą dostępnością i kosztem opóźnienia.

Szybka lista kontrolna, którą możesz wykorzystać ponownie:

• Czy liczba wejść/wyjść obejmuje okres rozbudowy od 2 do 3 lat?
• Czy rozmiar procesora jest dostosowany do najbardziej wymagającego zadania, a nie przeciętnego?
• Czy kontroler natywnie obsługuje istniejące protokoły?
• Czy ocena środowiskowa jest odpowiednia dla rzeczywistej lokalizacji instalacji?
• Czy potwierdziłeś rzeczywiste zapasy i czas realizacji, a nie tylko cenę katalogową?
• Czy pasuje do ekosystemu marki, który Twój zespół już zna?

Jeśli Twój istniejący kontroler jest w porządku, a Ty po prostu go rozwijasz, obowiązuje ta sama logika. Trudniejszy przypadek to następny: co zrobić, gdy sterownik PLC, na którym polegasz, zostanie wycofany.

Wymiana starszych lub wycofanych sterowników PLC

Wymiana kontrolera rzadko jest dobrowolnym wyborem; jest to zwykle wymuszone przez jeden z kilku sygnałów. Poważnie rozważ wymianę, gdy zobaczysz następujące informacje:

• Powtarzające się awarie i nieplanowane przestoje starzejącego się sterownika.
• Oficjalne powiadomienie-o zakończeniu-życia lub zaprzestaniu produkcji przez producenta.
• Brak dostępnych oryginalnych modułów zapasowych lub tylko wątpliwe-szare zapasy rynkowe.
• Koszty konserwacji i przestojów, które po cichu wzrosły, przewyższają koszt modernizacji.

Jeśli którykolwiek z nich ma zastosowanie, pierwszym praktycznym krokiem jest zaopatrzenie. Sprawdź, czy Twój dokładny numer części jest nadal produkowany, a jeśli nie, znajdź zgodny zamiennik lub wciąż-dostępny odpowiednik. W tym przypadku liczy się dystrybutor posiadający rzeczywiste zapasy, ponieważ numer wycofanej części często można znaleźć we właściwych kanałach długo po odejściu producenta.

Stamtąd stajesz przed jedną prawdziwą decyzją:-na-na przykład wymianę lub pełną aktualizację.

A kompatybilny zamiennikpozwala zachować istniejący program, okablowanie i układ wejść/wyjść. Wiąże się to z niższym ryzykiem, niższym kosztem i szybkością, dlatego jest to zazwyczaj właściwe rozwiązanie, gdy linia po prostu musi działać. Wybierz tę ścieżkę, jeśli Twoim głównym wrogiem są przestoje, a otaczający system poza tym jest w dobrym stanie.

A pełna aktualizacjaprzejście na nowoczesną platformę kosztuje więcej i trwa dłużej, ale resetuje zegar: bieżąca dostępność-części zamiennych, nowoczesna komunikacja i wbudowane cyberbezpieczeństwo. Wybierz tę opcję, gdy cały system się starzeje, gdy jest już planowana szersza modernizacja lub gdy stara architektura wstrzymuje to, co chcesz zrobić dalej.

Jeśli pracujesz nad konkretną migracją, zapoznaj się z naszym przewodnikiemwybór i migracja starszych kontrolerów Modiconpokazuje, jak te-kompromisy przekładają się na rzeczywisty asortyment produktów. A jeśli już znasz część, którą potrzebujesz pozyskać lub wymienić,wyślij nam numer modelu w celu sprawdzenia stanu magazynowego i wyceny.

Przyszłość sterowników PLC: Edge AI, optymalizacja autonomiczna i konwergencja OT/IT

Trzy zmiany decydują o tym, gdzie będą następne sterowniki PLC, a każda z nich ma coś na wynos za zakup, którego dokonasz dzisiaj.

Krawędziowa sztuczna inteligencjaprzenosi analizę na kontroler lub obok niego, więc zadania takie jak wykrywanie anomalii mogą odbywać się lokalnie, bez konieczności przechodzenia do chmury. Wskazówka: faworyzowanie kontrolerów obsługujących przetwarzanie brzegowe dzisiaj zapewnia miejsce na te funkcje w przyszłości.

Autonomiczna optymalizacjapozwala systemom dostrajać własne parametry na podstawie bieżących danych, a nie stałych wartości zadanych. Wskazówka: otwarty dostęp do danych i standardowe protokoły mają tu większe znaczenie niż jakakolwiek funkcja pojedynczego dostawcy.

Konwergencja OT/ITw dalszym ciągu zaciera granicę pomiędzy halą produkcyjną a oprogramowaniem dla przedsiębiorstw. Wskazówka: kontroler z silną, bezpieczną siecią integruje się znacznie łatwiej niż kontroler zaprojektowany jako wyspa.

Nie oznacza to pogoni za nowościami. Oznacza to, że jeśli zastosujesz powyższą listę kontrolną wyboru, nieco wyższe obciążenie łączności i otwartych protokołów to niedrogi-sposób na dłuższe utrzymanie trafności zakupu.

Gdzie się stąd udać

Ewolucja sterowników PLC to tak naprawdę historia narzędzia, które spotykało się z użytkownikami tam, gdzie się znajdowali, od logiki drabinkowej w 1968 r. po bezpieczne, połączone sterowniki dzisiaj. To, gdzie pójdziesz dalej, zależy od tego, gdzie stoisz:

• Nadal mapujesz krajobraz?Porównajgłównych marek sterowników PLCi czym się różnią, zanim utworzysz krótką listę.
• Wybierasz następny kontroler?Przeprowadź powyższą listę kontrolną wyboru w odniesieniu do aktualnej aplikacji.
• Masz do czynienia ze starzejącym się lub wycofanym ze sprzedaży sterownikiem PLC?Zidentyfikuj część, wybierz kompatybilny zamiennik lub ulepszenie, a następnie sprawdź stan magazynowy.

Niezależnie od tego, na jakim etapie jesteś, powiedz nam, z jakimi modułami pracujesz, a my pomożemy Ci szybko znaleźć odpowiednie moduły.Poproś o wycenę lub sprawdzenie stanu magazynowegozacząć.

Często zadawane pytania

 

 

Jaki był pierwszy sterownik PLC i kto go wynalazł?

Modicon 084, zbudowany przez Bedford Associates w latach 1968–1969 w odpowiedzi na specyfikację General Motors. Inżynier Dick Morley jest powszechnie uznawany za głównego twórcę sterownika PLC i często nazywany jest ojcem sterownika PLC.

Jakich jest pięć języków programowania zgodnych z normą IEC 61131-3?

Diagram drabinkowy (LD) dla logiki w stylu-przekaźnika, Diagram bloków funkcyjnych (FBD) dla przepływu sygnału, Tekst strukturalny (ST) dla kodu tekstowego-, Lista instrukcji (IL), język nisko-podobny do asemblera- oraz Sekwencyjny wykres funkcji (SFC) dla sekwencji kroków.

Która marka sterowników PLC jest najlepsza?

Nie ma jednego najlepszego; zależy to od trzech rzeczy: regionu i lokalnego wsparcia, ekosystemu, który Twój zespół już zna, oraz rodzaju aplikacji. Siemens i Schneider przodują w dużej części Europy i infrastruktury, Allen-Bradley w Ameryce Północnej, a Mitsubishi i Omron w azjatyckiej budowie maszyn. Porównaj je w naszymprzewodnik po marce.

Jak wybrać odpowiedni sterownik PLC?

Dopasuj cztery elementy do swojej aplikacji: liczbę wejść/wyjść z możliwością rozbudowy, moc obliczeniową niezbędną do wykonania najtrudniejszego zadania, protokoły komunikacyjne używane przez Twój sprzęt oraz ocenę środowiskową miejsca instalacji. Następnie potwierdź rzeczywiste zapasy i czas realizacji. Pełna lista kontrolna znajduje się powyżej.

Czy mogę wymienić wycofany moduł PLC?

Zwykle tak. Wiele wycofanych numerów części jest nadal dostępnych w magazynie dystrybutorów, a jeśli tak nie jest, można uzyskać kompatybilny lub ulepszony odpowiednik.Wyślij nam numer modelui sprawdzimy dostępność.

Czy nowe i stare sterowniki PLC tej samej marki są kompatybilne?

To zależy. W ramach tej samej serii produktów często można znaleźć zamienniki.- W przypadku różnych generacji lub serii może być konieczna konwersja oprogramowania lub zmiany okablowania, dlatego przed założeniem zgodności sprawdź serię, wersję oprogramowania sprzętowego lub oprogramowania oraz układ wejść/wyjść.

Bezpłatne konsultacje