أول تشغيل تجريبي باستخدام منصة Bosch Rexroth ctrlX CORE IPC

تجربة PLC من نوع مختلف

يتعامل معظم المهندسين مع وحدة تحكم جديدة بالطريقة نفسها: يشغّلونها، ويوصلون بعض المدخلات، وينشئون روتينًا سريعًا بلغة السلم، ثم يتحققون من المخرجات. لكن ctrlX CORE من Bosch Rexroth يغيّر هذا الروتين تقريبًا فورًا.

بدلًا من أن يعمل ctrlX CORE كمنصة PLC تقليدية، فإنه يقدم بيئة أتمتة تتمحور حول البرمجيات، وتجمع بين مرونة الكمبيوتر الصناعي والهندسة الحديثة المعتمدة على الويب. والنتيجة تبدو أقل شبهًا بتشغيل وحدة تحكم وأكثر شبهًا بتهيئة منظومة تشغيل صناعية.

يجمع ctrlX CORE إمكانات PLC والحركة والشبكات وإنترنت الأشياء الصناعي (IIoT) في منصة كمبيوتر صناعية صغيرة.

لماذا تغيّر أجهزة الكمبيوتر الصناعية تصميم الأتمتة

يعكس صعود أجهزة الكمبيوتر الصناعية تحولًا أكبر يحدث في قطاعات التصنيع والصناعات المعتمدة على العمليات. ويريد المهندسون بشكل متزايد منصة عتادية واحدة قادرة على التعامل مع منطق التحكم، وتنسيق الحركة، والتصور المرئي، والتحليلات، والاتصالات.

غالبًا ما تطلبت بنى PLC التقليدية وحدات عتادية منفصلة لكل قدرة إضافية. فكان التحكم في الحركة يحتاج إلى بطاقات مخصصة، وكانت الشبكات المتقدمة تتطلب وحدات توسعة، بينما كان التصور المرئي عبر HMI يعتمد على محطات تشغيل منفصلة.

البرمجيات تحل محل طبقات العتاد المخصصة

تقلل منصات IPC الحديثة من تلك التبعيات العتادية عبر نقل الوظائف إلى تطبيقات برمجية. ويمكن لمعالج صناعي ذي قدرة كافية تنفيذ مهام PLC، وتنسيق محاور الحركة، وتشغيل خدمات التصور المرئي، وإدارة الاتصالات الصناعية في الوقت نفسه.

يتبنى ctrlX CORE هذه الفلسفة مباشرةً. فقد صممت Bosch Rexroth المنصة حول تطبيقات برمجية معيارية بدلًا من قيود العتاد ثابت الوظائف.

غالبًا ما تقارن الشركات المصنّعة التي تستكشف بنية الأتمتة التحتية المعرّفة بالبرمجيات هذه البنى بالحلول المتقدمة الأخرى المتاحة ضمن منصات أنظمة PLC وPAC.

المرونة تأتي مع مسؤولية هندسية

تغيّر مرونة أجهزة IPC أيضًا متطلبات المهارات لدى فرق الأتمتة. فقد اعتمد استكشاف أعطال وحدات PLC التقليدية على هياكل عتادية حتمية وبيئات تشغيل محدودة. أما منصات IPC فتقدم أنظمة تشغيل، وتبعيات برمجية، وإدارة للصلاحيات، وتنسيقًا للتطبيقات.

يمكن لهذا التعقيد أن يحقق مزايا هائلة، ولكن فقط عندما تمتلك فرق الهندسة الخبرة اللازمة لإدارة البنية التحتية المدفوعة بالبرمجيات بفعالية.

داخل بنية ctrlX CORE

ماديًا، يبدو جهاز ctrlX CORE صغيرًا وبسيطًا على نحو خادع. ومع ذلك، تميّزه إمكاناته في الاتصال فورًا عن وحدات PLC التقليدية الصغيرة.

تتضمن المنصة عدة واجهات Ethernet من نوع RJ45 إلى جانب اتصال USB-C. والأهم من ذلك أن هذه المنافذ تدعم البروتوكولات الصناعية الرئيسية، بما في ذلك EtherCAT وEthernet/IP وPROFINET، من دون الحاجة إلى أجهزة اتصالات إضافية.

يقلل دعم Ethernet الصناعي المدمج من الحاجة إلى وحدات توسيع مخصصة للاتصالات.

منظومة أتمتة قائمة على التطبيقات

يتمثل أحد أكثر القرارات الهندسية إثارة للاهتمام وراء ctrlX CORE في بنيته القائمة على التطبيقات. فقد اعتمدت Bosch Rexroth نهجًا مشابهًا للأنظمة البيئية الحديثة للهواتف الذكية.

بدلًا من تثبيت حزم برامج كبيرة يدويًا، يضيف المستخدمون الوظائف من خلال تطبيقات مخصصة. ويمكن أن تعمل كل من أنظمة التحكم في الحركة، وبيئات تشغيل PLC، وخدمات IIoT، والتصور، والتكامل مع Node-RED كمكونات برمجية معيارية.

يبسّط هذا النهج التوسعة المستقبلية، لأن الوظائف تتطور من خلال نشر البرامج بدلًا من استبدال الأجهزة.

تكامل الإدخال/الإخراج المحلي وEtherCAT

تدعم وحدة التحكم أيضًا وحدات توسيع الإدخال/الإخراج المحلية عبر لوحة EtherCAT الخلفية. وينشئ ذلك بنية هجينة تجمع بين الحوسبة المركزية بواسطة IPC والاتصال الموزع على مستوى الأجهزة الميدانية.

يظل EtherCAT جذابًا بشكل خاص في التطبيقات الكثيفة الحركة بفضل توقيته الحتمي وأدائه العالي في المزامنة. وتُستخدم استراتيجيات تحكم موزعة مماثلة على نطاق واسع عبر أنظمة الاتصالات والشبكات الصناعية.

يصبح خادم الويب الواجهة الرئيسية

ولعل أكثر الجوانب غرابة بالنسبة إلى المهندسين المعتادين على وحدات PLC التقليدية هو غياب شاشة أو لوحة مفاتيح أو واجهة تشغيل مخصصة.

يتم التفاعل مع ctrlX CORE بشكل أساسي عبر بيئة خادم الويب المدمجة فيه. ويتصل المهندسون مباشرةً من خلال متصفح باستخدام عنوان IP الخاص بوحدة التحكم.

تقلل واجهة الهندسة المستندة إلى المتصفح من الاعتماد على محطات الإعداد المخصصة.

سير عمل هندسي هجين

توفر بيئة المتصفح إمكانات التشخيص وإدارة الإعدادات ونشر التطبيقات ومراقبة النظام. ومع ذلك، لا تزال المهام الهندسية المتقدمة، مثل برمجة PLC وإعداد الحركة، تتطلب برامج هندسية إضافية مثبتة محليًا على محطة العمل المستخدمة للبرمجة.

يحقق هذا النهج الهجين توازنًا بين سهولة الوصول وخفة الموارد من جهة، والعمق الهندسي الاحترافي من جهة أخرى.

تشخيصات مصممة لاستكشاف الأعطال وإصلاحها بشكل أسرع

من أبرز الميزات التي ظهرت خلال الاستكشاف الأولي بيئة التشخيص. إذ تتضمن رسائل الخطأ روابط تشعبية مباشرة إلى موارد مساعدة سياقية، مما يقلل وقت استكشاف الأخطاء وإصلاحها بدرجة كبيرة.

وبالنسبة إلى موظفي الصيانة الذين يدعمون العمليات عن بُعد أو المنشآت الموزعة، يمكن لهذا النوع من الوثائق المتكاملة أن يقلل وقت التوقف عن العمل ويبسط عزل الأعطال.

تدمج واجهة التشخيص التنبيهات التشغيلية مع إرشادات هندسية سياقية.

يقترب التكوين من منهجيات تكنولوجيا المعلومات

تكشف بيئة الإعدادات مدى تقارب الأتمتة الحديثة مع ممارسات تكنولوجيا المعلومات المؤسسية. إذ توجد إدارة المستخدمين، والأذونات، وتكوين الشبكة، ونشر التطبيقات، وإدارة طبقة البيانات كلها ضمن بيئة مركزية واحدة.

يعكس هذا التقارب اتجاهات أوسع في الصناعة 4.0، حيث تتقاطع التكنولوجيا التشغيلية بصورة متزايدة مع الأمن السيبراني، والبنية التحتية السحابية، والحوسبة الموزعة.

تعمل بيئة الإعدادات على توحيد إدارة الشبكة، والأذونات، ونشر البرمجيات في مكان واحد.

موضع ctrlX CORE في الأتمتة الحديثة

لا ينافس ctrlX CORE وحدات PLC المدمجة فحسب، بل يستهدف فئة أوسع بكثير تشمل حواسيب IPC، ووحدات التحكم الطرفية، وبوابات IIoT، وخوادم الأتمتة المعيارية.

من المرجح أن تظهر أقوى تطبيقاته في الآلات التي تتطلب تحكمًا مرنًا في الحركة، وشبكات متقدمة، وتكاملًا للبيانات، ونشرًا قابلًا للتوسع للبرمجيات. وتُعد أنظمة التغليف، وخلايا الروبوتات، ومناولة المواد، ومعدات التصنيع المعيارية من المجالات الملائمة له بصفة خاصة.

منصة مصممة لعصر الأتمتة القادم

أهم استنتاج من هذه التجربة الأولية هو أن Bosch Rexroth لا تكتفي بتحديث أجهزة PLC، بل تعيد تشكيل طريقة تفاعل المهندسين مع أنظمة الأتمتة الصناعية.

يعكس ctrlX CORE توجه الصناعة نحو الوظائف المعتمدة على التطبيقات، والهندسة الأصلية للويب، والبنية التحتية للأتمتة المحددة بالبرمجيات. وبالنسبة إلى مهندسي التحكم ذوي الخبرة، يبدو هذا الانتقال مشوقًا ومربكًا في آنٍ واحد.

من الناحية العملية، سيعتمد النجاح مع منصات مثل ctrlX CORE بدرجة أقل على مهارات التوصيل وحدها، وبدرجة أكبر على قدرة المهندس على إدارة منظومات البرمجيات، وبنى الشبكات، وسير العمل الرقمي المتكامل.

المؤلف: مايكل دونوفان | محلل الأنظمة الصناعية

يتمتع مايكل دونوفان بخبرة تمتد لـ12 عامًا في مجال الحوسبة الصناعية، والتحكم في الحركة، ومنصات الأتمتة الموزعة. وتشمل خلفيته مشاريع تكامل الأنظمة التي تستخدم تقنيات Bosch Rexroth وBeckhoff Automation وSiemens وRockwell Automation في قطاعَي التصنيع والخدمات اللوجستية.