Индустриалната автоматизация навлиза в ерата на софтуерно дефинираните системи

Повече от четири десетилетия PLC системите осигуряват детерминираното управление, от което зависи съвременното производство. Тяхната надеждност постави оперативната основа за фабрики, комунални услуги, нефтени и газови съоръжения и критична инфраструктура по целия свят.

Днес обаче индустриалните операции изискват възможности, за които традиционните PLC архитектури никога не са били проектирани. Производителите вече очакват централизирано внедряване на софтуер, анализи, базирани на изкуствен интелект, дистанционно управление на жизнения цикъл и безпроблемна видимост върху разпределени производствени обекти.

Проблемът не е, че традиционните PLC са остарели. Предизвикателството е, че патентованите хардуерно-ориентирани системи за управление трудно се мащабират ефективно в съвременни свързани среди.

Инженерните екипи все по-често се нуждаят от централизирано внедряване и управление на жизнения цикъл в географски разпределени среди за автоматизация.

Защо управлението на PLC системи в множество обекти се превърна в тясно място

В много съоръжения дори малките промени в логиката за управление все още изискват ръчно внедряване във всеки производствен обект. Инженерите трябва да проверят съвместимостта на фърмуера, да координират времевите прозорци за поддръжка и да извършат локална проверка, преди системите да се върнат към работа.

Този модел става все по-труден с разширяването на компаниите в различни региони. Незначителните несъответствия във версиите на софтуера или хардуерните конфигурации могат с течение на времето да доведат до оперативни отклонения между обектите.

Производителите, работещи със смесена инфраструктура за автоматизация, изградена около платформи Allen-Bradley ControlLogix и системи Siemens SIMATIC S7, често се сблъскват с допълнителна сложност при интеграцията, когато разширяват производството или модернизират инфраструктурата.

Оперативната цена на фрагментирането между доставчиците

Традиционните PLC екосистеми обикновено разчитат на патентован инженерeн софтуер, специфични за доставчика комуникационни протоколи и затворени лицензионни модели. Тези ограничения намаляват оперативната съвместимост и усложняват дългосрочните стратегии за модернизация.

Когато хардуерът достигне края на жизнения си цикъл, производителите често се сблъскват със скъпи миграционни проекти, които изискват както преработване на управлението, така и подмяна на инфраструктурата. Обвързването с конкретен доставчик също ограничава гъвкавостта при снабдяване и забавя внедряването на нововъзникващи софтуерни технологии.

За инженерните организации, които управляват стотици разпределени активи, оперативната тежест нараства бързо с увеличаването на разнообразието на инфраструктурата.

SoftPLC пренасят логиката за управление в преносим софтуер

Архитектурата SoftPLC променя фундаментално връзката между хардуера и приложенията за управление. Вместо логиката да бъде вградена директно в специализирани контролери, задачите по автоматизацията работят като софтуерни приложения върху индустриални изчислителни платформи.

Моделите за внедряване в контейнери допълнително подобряват преносимостта. Едно и също валидирано приложение за управление може да премине от разработка към производство без мащабно преконфигуриране, което намалява несъответствията при внедряване между обектите.

Този подход превръща обновяванията от хардуерно ориентирани дейности по поддръжката в софтуерно дефинирани внедрявания, управлявани от централизирани среди.

Съвременните индустриални периферни платформи позволяват едновременното изпълнение на множество приложения за автоматизация, като същевременно поддържат централизирано оркестриране.

Подобряване на мащабируемостта чрез абстракция на хардуера

Приложенията за управление, независими от хардуера, предоставят на производителите по-голяма гъвкавост при планирането на жизнения цикъл и разширяването на инфраструктурата. Инженерните екипи могат да внедряват приложения върху множество изчислителни платформи, без да пренаписват логиката за управление за всеки доставчик на хардуер.

Тази гъвкавост подобрява и използването на ресурсите. Традиционните PLC системи често отделят голям обем неизползван изчислителен капацитет за изолирани задачи по управление. Периферните среди SoftPLC позволяват на множество приложения да споделят изчислителните ресурси по-ефективно.

Обектите, които инвестират в мащабируеми индустриални изчислителни платформи, все по-често възприемат софтуерно дефинираната автоматизация като дългосрочна стратегия за оперативно разширяване.

Унифицираното периферно управление променя работата на разпределените операции

С нарастването на разпределения характер на индустриалните операции платформите за централизирано оркестриране се превръщат в критичен оперативен слой. Тези системи позволяват на инженерните екипи дистанционно да внедряват, наблюдават, актуализират и връщат към предишна версия приложения в множество обекти.

За разлика от традиционното централизирано управление на IT, индустриалното периферно оркестриране трябва да запазва локалната автономност. Производствените системи не могат да зависят изцяло от свързаността с облака, тъй като изискванията за непрекъсната работа остават абсолютни при критични операции.

Съвременните платформи за оркестриране балансират централизирана видимост с надеждност на локалното изпълнение. Приложенията продължават да работят независимо дори при прекъсвания на мрежата, докато инженерните екипи запазват централизирания контрол върху жизнения цикъл.

Свързване на индустриалните OT и корпоративните IT системи

Разделението между оперативните технологии и корпоративната IT инфраструктура исторически забавя индустриалната модернизация. Производствените системи поставят акцент върху детерминираното управление и достъпността, докато корпоративните IT системи се фокусират върху мащабируемостта, киберсигурността и софтуерната гъвкавост.

Периферните изчислителни платформи намаляват тази разлика, като поддържат индустриални протоколи като Modbus, EtherCAT и PROFINET наред със съвременни API и контейнеризирани работни натоварвания.

Резултатът е по-унифицирана инфраструктура, способна да поддържа анализи с изкуствен интелект, предиктивна поддръжка и видимост върху операциите в целия завод, без да разчита на слоеве от персонализиран междинен софтуер.

Обектите, които модернизират разпределената си индустриална мрежова инфраструктура, все по-често разчитат на периферни архитектури, за да опростят интеграцията и да подобрят управлението на киберсигурността.

Бъдещето на автоматизацията ще бъде оркестрирано от софтуер

Преходът към софтуерно дефинирана автоматизация наподобява трансформацията, която преди години промени корпоративните изчислителни системи. Индустриалните организации вече очакват същата скорост на внедряване, мащабируемост и възможности за централизирано оркестриране, характерни за облачните среди.

Традиционните PLC ще продължат да обслужват критични детерминирани приложения още много години. Въпреки това по-широката посока на развитие на индустриалната автоматизация става все по-ясна. Конкурентоспособните производители преминават към архитектури, при които приложенията за управление са модулни, преносими, централизирано управлявани и тясно интегрирани с анализи, базирани на изкуствен интелект.

Компаниите, които започнат модернизацията по-рано, вероятно ще получат измерими предимства по отношение на ефективността на внедряването, оперативната последователност и мащабируемостта в глобалните производствени мрежи.

Платформите за централизирано оркестриране стават задължителни за управлението на разпределени индустриални приложения в мащаба на предприятието.

От инженерна гледна точка най-важната промяна не е просто замяната на хардуерните PLC със SoftPLC. По-голямата трансформация е оперативна. Индустриалното управление се развива от изолирана логика на ниво машина към централно оркестрирана софтуерна инфраструктура, способна да поддържа изкуствен интелект, анализи и глобално разпределено производство.

Автор: Nathan Cole | Старши анализатор на индустриални системи
Nathan Cole има над 13 години опит в областта на инфраструктурата за индустриална автоматизация, разпределените системи за управление и периферните изчислителни технологии. Опитът му включва проекти за интеграция на място, свързани с платформи на Siemens, Emerson, Beckhoff Automation, Yokogawa и Schneider Electric в производството, електроенергетиката и преработвателната промишленост.