اولین اجرای آزمایشی با پلتفرم IPC ctrlX CORE بوش رکسروث

تجربه‌ای متفاوت از PLC

اکثر مهندسان به یک کنترل‌کننده جدید به همان روش نزدیک می‌شوند. آن را روشن می‌کنند، چند ورودی را سیم‌کشی می‌کنند، یک برنامه نردبانی سریع می‌سازند و خروجی‌ها را تأیید می‌کنند. ctrlX CORE بوش رکسروت تقریباً بلافاصله این روند را تغییر می‌دهد.

به جای رفتار مانند یک پلتفرم PLC سنتی، ctrlX CORE محیط اتوماسیون محور نرم‌افزار را معرفی می‌کند که انعطاف‌پذیری رایانه صنعتی را با مهندسی مدرن مبتنی بر وب ترکیب می‌کند. نتیجه کمتر شبیه راه‌اندازی یک کنترل‌کننده و بیشتر شبیه پیکربندی یک اکوسیستم عملیاتی صنعتی است.

ctrlX CORE قابلیت‌های PLC، حرکت، شبکه‌سازی و IIoT را در یک پلتفرم رایانه صنعتی جمع‌وجور ترکیب می‌کند.

چرا رایانه‌های صنعتی طراحی اتوماسیون را تغییر می‌دهند

رشد رایانه‌های صنعتی بازتاب یک تغییر بزرگ‌تر در صنایع تولید و فرآیند است. مهندسان به طور فزاینده‌ای یک پلتفرم سخت‌افزاری واحد می‌خواهند که قادر به مدیریت منطق کنترل، هماهنگی حرکت، تصویربرداری، تحلیل و ارتباطات باشد.

معماری‌های سنتی PLC اغلب برای هر قابلیت اضافه شده به ماژول‌های سخت‌افزاری جداگانه نیاز داشتند. کنترل حرکت به کارت‌های اختصاصی نیاز داشت. شبکه‌سازی پیشرفته به ماژول‌های توسعه نیاز داشت. تصویربرداری HMI به ترمینال‌های اپراتور جداگانه وابسته بود.

نرم‌افزار جایگزین لایه‌های سخت‌افزاری اختصاصی می‌شود

پلتفرم‌های مدرن IPC با انتقال عملکرد به برنامه‌های نرم‌افزاری، وابستگی‌های سخت‌افزاری را کاهش می‌دهند. یک پردازنده صنعتی به اندازه کافی قدرتمند می‌تواند هم‌زمان وظایف PLC، هماهنگی محورهای حرکت، اجرای خدمات تصویری و مدیریت ارتباطات صنعتی را انجام دهد.

ctrlX CORE مستقیماً این فلسفه را در آغوش می‌کشد. بوش رکسروت این پلتفرم را حول برنامه‌های نرم‌افزاری مدولار به جای محدودیت‌های سخت‌افزاری با عملکرد ثابت طراحی کرده است.

تولیدکنندگانی که در حال بررسی زیرساخت اتوماسیون تعریف‌شده با نرم‌افزار هستند، اغلب این معماری‌ها را با سایر راه‌حل‌های پیشرفته موجود در پلتفرم‌های سیستم PLC و PAC مقایسه می‌کنند.

انعطاف‌پذیری با مسئولیت مهندسی همراه است

انعطاف‌پذیری IPCها همچنین نیازهای مهارتی تیم‌های اتوماسیون را تغییر می‌دهد. عیب‌یابی PLCهای سنتی بر ساختارهای سخت‌افزاری قطعی و محیط‌های عملیاتی محدود متکی بود. پلتفرم‌های IPC سیستم‌عامل‌ها، وابستگی‌های نرم‌افزاری، مدیریت مجوزها و هماهنگی برنامه‌ها را معرفی می‌کنند.

این پیچیدگی می‌تواند مزایای عظیمی به همراه داشته باشد، اما تنها زمانی که تیم‌های مهندسی تجربه مدیریت مؤثر زیرساخت‌های مبتنی بر نرم‌افزار را داشته باشند.

درون معماری ctrlX CORE

از نظر فیزیکی، ctrlX CORE جمع‌وجور و به‌طرز فریبنده‌ای ساده به نظر می‌رسد. اما قابلیت‌های ارتباطی آن بلافاصله آن را از PLCهای جمع‌وجور معمولی متمایز می‌کند.

این پلتفرم شامل چندین رابط اترنت RJ45 همراه با اتصال USB-C است. مهم‌تر اینکه این پورت‌ها از پروتکل‌های صنعتی اصلی از جمله EtherCAT، Ethernet/IP و PROFINET بدون نیاز به سخت‌افزار ارتباطی اضافی پشتیبانی می‌کنند.

پشتیبانی داخلی از اترنت صنعتی نیاز به ماژول‌های توسعه ارتباطی اختصاصی را کاهش می‌دهد.

اکوسیستم اتوماسیون مبتنی بر برنامه

یکی از جالب‌ترین تصمیمات مهندسی پشت ctrlX CORE ساختار مبتنی بر برنامه آن است. بوش رکسروت رویکردی مشابه اکوسیستم‌های مدرن گوشی‌های هوشمند اتخاذ کرده است.

به جای نصب دستی مجموعه‌های نرم‌افزاری بزرگ، کاربران عملکرد را از طریق برنامه‌های اختصاصی اضافه می‌کنند. کنترل حرکت، محیط‌های زمان اجرای PLC، خدمات IIoT، تجسم و ادغام Node-RED همگی می‌توانند به عنوان اجزای نرم‌افزاری مدولار عمل کنند.

این رویکرد توسعه آینده را ساده می‌کند زیرا عملکرد از طریق استقرار نرم‌افزار به جای جایگزینی سخت‌افزار تکامل می‌یابد.

ادغام I/O محلی و EtherCAT

کنترلر همچنین از ماژول‌های توسعه I/O محلی از طریق بکلین EtherCAT پشتیبانی می‌کند. این معماری ترکیبی ایجاد می‌کند که در آن محاسبات متمرکز IPC با اتصال سطح میدانی توزیع‌شده ترکیب می‌شود.

EtherCAT به‌ویژه در برنامه‌های پرتحرک به دلیل زمان‌بندی قطعی و عملکرد همگام‌سازی با سرعت بالا جذاب باقی می‌ماند. استراتژی‌های کنترل توزیع‌شده مشابه در سیستم‌های ارتباطات و شبکه‌های صنعتی به طور گسترده‌ای به کار گرفته شده‌اند.

سرور وب به رابط اصلی تبدیل می‌شود

شاید غیرمعمول‌ترین جنبه برای مهندسانی که به PLCهای کلاسیک عادت دارند، نبود نمایشگر، صفحه‌کلید یا رابط اپراتور اختصاصی باشد.

تعامل با ctrlX CORE عمدتاً از طریق محیط سرور وب یکپارچه آن انجام می‌شود. مهندسان مستقیماً از طریق مرورگر با استفاده از آدرس IP کنترلر متصل می‌شوند.

رابط مهندسی مبتنی بر مرورگر وابستگی به ترمینال‌های پیکربندی اختصاصی را کاهش می‌دهد.

گردش کار مهندسی ترکیبی

محیط مرورگر امکاناتی مانند عیب‌یابی، مدیریت پیکربندی، استقرار برنامه و نظارت بر سیستم را فراهم می‌کند. با این حال، وظایف مهندسی پیشرفته مانند برنامه‌نویسی PLC و پیکربندی حرکت همچنان نیازمند نرم‌افزار مهندسی مکمل نصب شده به صورت محلی روی ایستگاه کاری برنامه‌نویسی است.

این رویکرد ترکیبی تعادلی بین دسترسی سبک‌وزن و عمق مهندسی حرفه‌ای برقرار می‌کند.

عیب‌یابی طراحی شده برای رفع سریع‌تر مشکلات

یکی از ویژگی‌های برجسته در کاوش اولیه، محیط تشخیص عیب است. پیام‌های خطا شامل پیوندهای مستقیم به منابع کمک متنی هستند که زمان عیب‌یابی را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.

برای پرسنل نگهداری که از عملیات از راه دور یا تأسیسات توزیع‌شده پشتیبانی می‌کنند، این نوع مستندسازی یکپارچه می‌تواند زمان خرابی را کاهش داده و عیب‌یابی را ساده‌تر کند.

رابط تشخیص عیب هشدارهای عملیاتی را با راهنمایی مهندسی متنی یکپارچه می‌کند.

پیکربندی به روش‌های فناوری اطلاعات نزدیک‌تر می‌شود

محیط تنظیمات نشان می‌دهد که اتوماسیون مدرن چقدر به شیوه‌های فناوری اطلاعات سازمانی نزدیک شده است. مدیریت کاربران، مجوزها، پیکربندی شبکه، استقرار برنامه و مدیریت لایه داده‌ها همه در یک محیط متمرکز وجود دارند.

این همگرایی بازتاب‌دهنده روندهای گسترده‌تر صنعت ۴.۰ است که در آن فناوری عملیاتی به طور فزاینده‌ای با امنیت سایبری، زیرساخت ابری و محاسبات توزیع‌شده تلاقی می‌یابد.

محیط تنظیمات مدیریت شبکه، مجوزها و استقرار نرم‌افزار را متمرکز می‌کند.

ctrlX CORE در کجای اتوماسیون مدرن قرار می‌گیرد

ctrlX CORE صرفاً در رقابت با PLCهای جمع‌وجور نیست. این پلتفرم دسته‌بندی بسیار گسترده‌تری را هدف قرار داده است که شامل IPCها، کنترلرهای لبه، دروازه‌های IIoT و سرورهای اتوماسیون مدولار می‌شود.

قوی‌ترین کاربردهای آن احتمالاً در ماشین‌آلاتی ظاهر خواهد شد که به کنترل حرکت انعطاف‌پذیر، شبکه‌بندی پیشرفته، یکپارچه‌سازی داده‌ها و استقرار نرم‌افزار مقیاس‌پذیر نیاز دارند. سیستم‌های بسته‌بندی، سلول‌های رباتیک، جابجایی مواد و تجهیزات تولید مدولار به‌ویژه مناسب هستند.

پلتفرمی ساخته شده برای عصر بعدی اتوماسیون

مهم‌ترین نکته از این آزمایش اولیه این است که بوش رکسروت تنها در حال مدرن‌سازی سخت‌افزار PLC نیست. این شرکت در حال بازتعریف نحوه تعامل مهندسین با سیستم‌های اتوماسیون صنعتی است.

ctrlX CORE بازتاب‌دهنده صنعتی است که به سمت عملکرد مبتنی بر اپلیکیشن، مهندسی بومی وب و زیرساخت اتوماسیون تعریف‌شده توسط نرم‌افزار حرکت می‌کند. برای مهندسین کنترل باتجربه، این گذار هم هیجان‌انگیز و هم مختل‌کننده است.

از نظر عملی، موفقیت با پلتفرم‌هایی مانند ctrlX CORE کمتر به مهارت‌های سیم‌کشی وابسته است و بیشتر به توانایی مهندس در مدیریت اکوسیستم‌های نرم‌افزاری، معماری‌های شبکه و جریان‌های کاری دیجیتال یکپارچه بستگی دارد.

نویسنده: مایکل دانوان | تحلیل‌گر سیستم‌های صنعتی

مایکل دانوان دارای ۱۲ سال تجربه در زمینه پوشش محاسبات صنعتی، کنترل حرکت و پلتفرم‌های اتوماسیون توزیع‌شده است. سابقه او شامل پروژه‌های یکپارچه‌سازی سیستم با استفاده از فناوری‌های بوش رکسروت، بکهوف اتوماسیون، زیمنس و راکول اتوماسیون در بخش‌های تولید و لجستیک می‌باشد.