نخستین اجرای آزمایشی با پلتفرم IPC ctrlX CORE بوش رکسروت
پلتفرم ctrlX CORE شرکت Bosch Rexroth قابلیتهای PLC، کنترل حرکت و اتصال IIoT را در یک پلتفرم رایانه صنعتی ماژولار ترکیب میکند. این بررسی اولیه، رابط کاربری مبتنی بر وب، معماری مبتنی بر اپلیکیشن و ...
تجربهای متفاوت از PLC
بیشتر مهندسان با یک کنترلر جدید به شیوهای مشابه برخورد میکنند. آن را روشن میکنند، چند ورودی را سیمکشی میکنند، یک روتین سریع نردبانی میسازند و خروجیها را بررسی میکنند. ctrlX CORE شرکت Bosch Rexroth تقریباً بلافاصله این روال را تغییر میدهد.
ctrlX CORE بهجای عملکرد مانند یک پلتفرم PLC سنتی، محیط اتوماسیونی نرمافزارمحور را معرفی میکند که انعطافپذیری رایانه صنعتی را با مهندسی مدرن مبتنی بر وب ترکیب میکند. نتیجه، کمتر شبیه راهاندازی یک کنترلر و بیشتر شبیه پیکربندی یک زیستبوم عملیاتی صنعتی است.
ctrlX CORE قابلیتهای PLC، حرکت، شبکه و IIoT را در یک پلتفرم رایانه صنعتی جمعوجور ترکیب میکند.
چرا رایانههای صنعتی طراحی اتوماسیون را تغییر میدهند
ظهور رایانههای صنعتی بازتابدهنده تغییر بزرگتری است که در صنایع تولیدی و فرایندی در حال رخ دادن است. مهندسان بیشازپیش به دنبال یک پلتفرم سختافزاری هستند که بتواند منطق کنترلی، هماهنگسازی حرکت، بصریسازی، تحلیل داده و ارتباطات را مدیریت کند.
معماریهای سنتی PLC اغلب برای هر قابلیت جدید به ماژول سختافزاری جداگانه نیاز داشتند. کنترل حرکت به کارتهای اختصاصی نیاز داشت. شبکهسازی پیشرفته به ماژولهای توسعه نیاز داشت. بصریسازی HMI نیز به پایانههای اپراتوری جداگانه وابسته بود.
نرمافزار جایگزین لایههای سختافزاری اختصاصی میشود
پلتفرمهای مدرن IPC این وابستگیهای سختافزاری را با انتقال قابلیتها به اپلیکیشنهای نرمافزاری کاهش میدهند. یک پردازنده صنعتی بهاندازه کافی قدرتمند میتواند وظایف PLC را اجرا کند، محورهای حرکتی را هماهنگ سازد، سرویسهای بصریسازی را اجرا کند و ارتباطات صنعتی را بهصورت همزمان مدیریت کند.
ctrlX CORE این فلسفه را بهطور مستقیم در خود جای داده است. Bosch Rexroth این پلتفرم را بر پایه اپلیکیشنهای نرمافزاری ماژولار، نه محدودیتهای سختافزار با عملکرد ثابت، طراحی کرده است.
تولیدکنندگانی که در حال بررسی زیرساختهای اتوماسیون نرمافزارمحور هستند، اغلب این معماریها را با راهکارهای پیشرفته دیگری که در پلتفرمهای سیستم PLC و PAC موجود است مقایسه میکنند.
انعطافپذیری با مسئولیت مهندسی همراه است
انعطافپذیری IPCها الزامات مهارتی تیمهای اتوماسیون را نیز تغییر میدهد. عیبیابی PLCهای سنتی بر ساختارهای سختافزاری قطعی و محیطهای عملیاتی محدود متکی بود. پلتفرمهای IPC سیستمعاملها، وابستگیهای نرمافزاری، مدیریت مجوزها و ارکستراسیون برنامهها را وارد فرایند میکنند.
این پیچیدگی میتواند مزایای بسیار بزرگی ایجاد کند، اما فقط زمانی که تیمهای مهندسی تجربه کافی برای مدیریت مؤثر زیرساختهای مبتنی بر نرمافزار را داشته باشند.
معماری ctrlX CORE
از نظر فیزیکی، ctrlX CORE جمعوجور و بهظاهر ساده به نظر میرسد. بااینحال، قابلیتهای ارتباطی آن بلافاصله این محصول را از PLCهای کامپکت متداول متمایز میکند.
این پلتفرم چندین رابط اترنت RJ45 را در کنار اتصال USB-C ارائه میدهد. مهمتر از آن، این درگاهها بدون نیاز به سختافزار ارتباطی اضافی از پروتکلهای اصلی صنعتی، از جمله EtherCAT، Ethernet/IP و PROFINET، پشتیبانی میکنند.
پشتیبانی داخلی از اترنت صنعتی، نیاز به ماژولهای اختصاصی توسعه ارتباطات را کاهش میدهد.
اکوسیستم اتوماسیون مبتنی بر اپلیکیشن
یکی از جالبترین تصمیمهای مهندسی در طراحی ctrlX CORE، ساختار مبتنی بر اپلیکیشن آن است. Bosch Rexroth رویکردی مشابه اکوسیستمهای مدرن گوشیهای هوشمند اتخاذ کرده است.
بهجای نصب دستی مجموعههای نرمافزاری بزرگ، کاربران قابلیتها را از طریق اپلیکیشنهای اختصاصی اضافه میکنند. کنترل حرکت، محیطهای اجرای PLC، سرویسهای IIoT، بصریسازی و یکپارچهسازی Node-RED همگی میتوانند بهعنوان مؤلفههای نرمافزاری ماژولار اجرا شوند.
این رویکرد، توسعههای آینده را ساده میکند؛ زیرا قابلیتها از طریق استقرار نرمافزار تکامل مییابند، نه تعویض سختافزار.
یکپارچهسازی ورودی/خروجی محلی و EtherCAT
این کنترلر همچنین از ماژولهای توسعه ورودی/خروجی محلی از طریق بکپلین EtherCAT پشتیبانی میکند. این قابلیت معماری ترکیبیای ایجاد میکند که در آن پردازش IPC متمرکز با اتصال توزیعشده در سطح فیلد ترکیب میشود.
EtherCAT در کاربردهای مبتنی بر حرکت، همچنان جذابیت ویژهای دارد؛ زیرا زمانبندی قطعی و عملکرد همگامسازی پرسرعتی ارائه میدهد. راهکارهای مشابه کنترل توزیعشده بهطور گسترده در سیستمهای ارتباطی و شبکهسازی صنعتی بهکار گرفته میشوند.
وبسرور به رابط اصلی تبدیل میشود
شاید غیرمعمولترین جنبه برای مهندسانی که به PLCهای کلاسیک عادت دارند، نبود نمایشگر، صفحهکلید یا رابط کاربری اختصاصی باشد.
تعامل با ctrlX CORE عمدتاً از طریق محیط وبسرور یکپارچه آن انجام میشود. مهندسان با استفاده از آدرس IP کنترلر، مستقیماً از طریق مرورگر متصل میشوند.
رابط مهندسی مبتنی بر مرورگر، وابستگی به پایانههای اختصاصی پیکربندی را کاهش میدهد.
گردشکار مهندسی ترکیبی
محیط مرورگر، قابلیتهای عیبیابی، مدیریت پیکربندی، استقرار برنامه و پایش سیستم را فراهم میکند. بااینحال، کارهای مهندسی پیشرفته مانند برنامهنویسی PLC و پیکربندی حرکت همچنان به نرمافزار مهندسی تکمیلی نیاز دارند که بهصورت محلی روی ایستگاه کاری برنامهنویسی نصب شده باشد.
این رویکرد ترکیبی، بین دسترسی سبک و عمق مهندسی حرفهای تعادل برقرار میکند.
عیبیابی برای رفع سریعتر مشکلات
یکی از قابلیتهای برجسته در بررسی اولیه، محیط عیبیابی است. پیامهای خطا شامل ابرپیوندهای مستقیم به منابع راهنمایی زمینهمحور هستند که زمان عیبیابی را بهطور چشمگیری کاهش میدهد.
برای کارکنان تعمیر و نگهداری که از عملیات راه دور یا تأسیسات توزیعشده پشتیبانی میکنند، چنین مستندات یکپارچهای میتواند زمان ازکارافتادگی را کاهش دهد و جداسازی خطا را سادهتر کند.
رابط عیبیابی، هشدارهای عملیاتی را با راهنمایی مهندسیِ زمینهمحور یکپارچه میکند.
پیکربندی به روشهای فناوری اطلاعات نزدیکتر میشود
محیط تنظیمات نشان میدهد که اتوماسیون مدرن تا چه اندازه با رویههای فناوری اطلاعات سازمانی همگرا شده است. مدیریت کاربران، مجوزها، پیکربندی شبکه، استقرار اپلیکیشنها و مدیریت لایه داده، همگی در یک محیط متمرکز واحد قرار دارند.
این همگرایی، بازتابدهنده روندهای گستردهتر صنعت ۴.۰ است؛ جایی که فناوری عملیاتی بیشازپیش با امنیت سایبری، زیرساخت ابری و رایانش توزیعشده تلاقی پیدا میکند.
محیط تنظیمات، مدیریت شبکه، مجوزها و استقرار نرمافزار را متمرکز میکند.
جایگاه ctrlX CORE در اتوماسیون مدرن
ctrlX CORE صرفاً با PLCهای کامپکت رقابت نمیکند؛ بلکه بازار بسیار گستردهتری را هدف گرفته است که IPCها، کنترلرهای لبهای، درگاههای IIoT و سرورهای اتوماسیون ماژولار را نیز دربرمیگیرد.
احتمالاً قویترین کاربردهای آن در ماشینآلاتی شکل میگیرد که به کنترل حرکت انعطافپذیر، شبکهسازی پیشرفته، یکپارچهسازی داده و استقرار مقیاسپذیر نرمافزار نیاز دارند. سیستمهای بستهبندی، سلولهای رباتیک، جابهجایی مواد و تجهیزات تولید ماژولار گزینههای بسیار مناسبی هستند.
پلتفرمی ساختهشده برای عصر بعدی اتوماسیون
مهمترین نکتهای که از این آزمایش اولیه میتوان دریافت، این است که بوش رکسروت صرفاً سختافزار PLC را نوسازی نمیکند؛ این شرکت در حال بازتعریف شیوه تعامل مهندسان با سیستمهای اتوماسیون صنعتی است.
ctrlX CORE بازتابدهنده صنعتی است که بهسوی قابلیتهای مبتنی بر اپلیکیشن، مهندسی وبمحور و زیرساخت اتوماسیون تعریفشده با نرمافزار حرکت میکند. برای مهندسان کنترل باتجربه، این گذار هم هیجانانگیز است و هم تحولآفرین.
در عمل، موفقیت با پلتفرمهایی مانند ctrlX CORE کمتر به مهارتهای سیمکشی صرف وابسته است و بیشتر به توانایی مهندس در مدیریت اکوسیستمهای نرمافزاری، معماریهای شبکه و گردشکارهای دیجیتال یکپارچه بستگی دارد.
نویسنده: مایکل دونووان | تحلیلگر سیستمهای صنعتی
مایکل دونووان ۱۲ سال تجربه در زمینه پوشش رایانش صنعتی، کنترل حرکت و پلتفرمهای اتوماسیون توزیعشده دارد. سوابق او شامل پروژههای یکپارچهسازی سیستم با استفاده از فناوریهای بوش رکسروت، بکهوف اتومیشن، زیمنس و راکول اتومیشن در بخشهای تولید و لجستیک است.