A szoftveralapú automatizálás átalakítja az ipari vezérlőrendszereket
A gyártók újragondolják a hagyományos PLC-stratégiákat, miközben a SoftPLC-k, az élszintű vezénylés és a szoftveralapú automatizálás átalakítják az ipari skálázhatóságot, a mesterséges intelligenci...
Az ipari automatizálás belép a szoftver által definiált korszakba
Több mint négy évtizeden keresztül a PLC-rendszerek biztosították azt a determinisztikus vezérlést, amelyre a modern gyártás épül. Megbízhatóságuk világszerte megteremtette a gyárak, közművek, olaj- és gázipari létesítmények, valamint a kritikus infrastruktúrák működésének alapját.
Az ipari üzemeltetésnek azonban ma már olyan képességekre van szüksége, amelyek támogatására a régi PLC-architektúrákat soha nem tervezték. A gyártók ma már központi szoftvertelepítést, mesterséges intelligencián alapuló elemzést, távoli életciklus-kezelést és a földrajzilag elosztott termelési helyszínek közötti zavartalan átláthatóságot várnak el.
Nem arról van szó, hogy a hagyományos PLC-k elavulttá váltak. A kihívást az jelenti, hogy a tulajdonosi, hardverközpontú vezérlőrendszerek nehezen skálázhatók hatékonyan a modern, hálózatba kapcsolt környezetekben.
A mérnöki csapatoknak egyre inkább szükségük van központi telepítésre és életciklus-kezelésre a földrajzilag elosztott automatizálási környezetekben.
Miért vált szűk keresztmetszetté a több telephelyes PLC-kezelés?
Számos létesítményben még a kisebb vezérlési logikai módosításokat is manuálisan kell telepíteni minden egyes termelési helyszínen. A mérnököknek ellenőrizniük kell a firmware-kompatibilitást, össze kell hangolniuk a karbantartási időablakokat, és helyszíni ellenőrzést kell végezniük, mielőtt a rendszerek visszatérhetnek az üzembe.
Ez a modell egyre nehezebben kezelhető, ahogy a vállalatok régiókon átívelően bővítik termelésüket. A szoftververziók vagy hardverkonfigurációk kisebb eltérései idővel működési eltéréseket okozhatnak a létesítmények között.
A vegyes automatizálási infrastruktúrát, többek között Allen-Bradley ControlLogix platformokat és Siemens SIMATIC S7 rendszereket használó gyártók gyakran további integrációs összetettséggel szembesülnek a termelés bővítése vagy az infrastruktúra korszerűsítése során.
A szállítói széttagoltság működési költségei
A hagyományos PLC-ökoszisztémák jellemzően tulajdonosi mérnöki szoftverekre, szállítóspecifikus kommunikációs protokollokra és zárt licencelési modellekre épülnek. Ezek a korlátok csökkentik az együttműködési képességet, és megnehezítik a hosszú távú korszerűsítési stratégiákat.
Amikor a hardver eléri életciklusa végét, a gyártóknak gyakran költséges migrációs projektekre van szükségük, amelyek egyszerre igénylik a vezérlés újratervezését és az infrastruktúra cseréjét. A szállítóhoz kötöttség emellett csökkenti a beszerzési rugalmasságot, és lassítja az új szoftvertechnológiák bevezetését.
A több száz elosztott eszközt kezelő mérnöki szervezeteknél a működési teher gyorsan növekszik, ahogy az infrastruktúra sokfélesége fokozódik.
A SoftPLC-k hordozható szoftverbe helyezik át a vezérlési logikát
A SoftPLC-architektúra alapjaiban változtatja meg a hardver és a vezérlési alkalmazások kapcsolatát. Ahelyett, hogy a logikát közvetlenül dedikált vezérlőkbe építenék, az automatizálási munkaterhelések ipari számítástechnikai platformokon futó szoftveralkalmazásokként működnek.
A konténerizált telepítési modellek tovább javítják a hordozhatóságot. Ugyanaz a validált vezérlési alkalmazás kiterjedt újrakonfigurálás nélkül helyezhető át a fejlesztési környezetből az éles üzembe, így csökkenthetők a létesítmények közötti telepítési eltérések.
Ez a megközelítés a frissítéseket hardverközpontú karbantartási eseményekből központi környezetekből kezelt, szoftver által definiált telepítésekké alakítja.
A modern ipari peremplatformok lehetővé teszik több automatizálási alkalmazás egyidejű futtatását, miközben támogatják a központi vezénylést.
A hardverabsztrakció révén javul a skálázhatóság
A hardverfüggetlen vezérlési alkalmazások nagyobb rugalmasságot biztosítanak a gyártóknak az életciklus-tervezésben és az infrastruktúra bővítésében. A mérnöki csapatok több számítástechnikai platformon is telepíthetnek alkalmazásokat anélkül, hogy minden hardverszállítóhoz újra kellene írniuk a vezérlési logikát.
Ez a rugalmasság az erőforrás-kihasználtságot is javítja. A hagyományos PLC-rendszerek gyakran nagy mennyiségű kihasználatlan számítási kapacitást rendelnek elkülönített vezérlési feladatokhoz. A peremalapú SoftPLC-környezetek lehetővé teszik, hogy több alkalmazás hatékonyabban ossza meg a feldolgozási erőforrásokat.
A skálázható ipari számítástechnikai platformokba beruházó létesítmények egyre inkább hosszú távú működési bővítési stratégiaként tekintenek a szoftver által definiált automatizálásra.
Az egységes peremkezelés megváltoztatja az elosztott működést
Ahogy az ipari működés egyre inkább elosztottá válik, a központi vezénylési platformok kritikus működési rétegként jelennek meg. Ezek a rendszerek lehetővé teszik a mérnöki csapatok számára, hogy több létesítményben távolról telepítsék, felügyeljék, frissítsék és visszaállítsák az alkalmazásokat.
A hagyományos központi IT-kezeléssel ellentétben az ipari peremvezénylésnek meg kell őriznie a helyi autonómiát. A termelési rendszerek nem függhetnek teljes mértékben a felhőkapcsolattól, mivel a rendelkezésre állással szembeni követelmények kritikus műveletek esetén továbbra is abszolútak.
A modern vezénylési platformok a központi átláthatóságot a helyi végrehajtás megbízhatóságával egyensúlyozzák. Az alkalmazások hálózati kimaradások alatt is önállóan működnek tovább, miközben a mérnöki csapatok központilag kezelhetik az életciklust.
Az ipari OT és a vállalati IT összekapcsolása
Az operatív technológia és a vállalati IT-infrastruktúra közötti szakadék történelmileg lassította az ipari korszerűsítést. A gyártási rendszerek a determinisztikus vezérlést és a rendelkezésre állást helyezik előtérbe, míg a vállalati IT a skálázhatóságra, a kiberbiztonságra és a szoftveres rugalmasságra összpontosít.
A peremszámítástechnikai platformok csökkentik ezt a különbséget azáltal, hogy az olyan ipari protokollokat, mint a Modbus, az EtherCAT és a PROFINET, modern API-k és konténerizált munkaterhelések mellett támogatják.
Az eredmény egy egységesebb infrastruktúra, amely képes támogatni a mesterséges intelligencián alapuló elemzéseket, a prediktív karbantartást és az üzem egészére kiterjedő működési átláthatóságot anélkül, hogy egyedi köztes szoftverrétegekre kellene támaszkodni.
Az elosztott ipari hálózati infrastruktúrájukat korszerűsítő létesítmények egyre inkább peremnatív architektúrákra támaszkodnak az integráció egyszerűsítése és a kiberbiztonság-kezelés javítása érdekében.
Az automatizálás jövőjét a szoftveres vezénylés határozza meg
A szoftver által definiált automatizálás felé történő átmenet tükrözi azt az átalakulást, amely évekkel ezelőtt átformálta a vállalati számítástechnikát. Az ipari szervezetek ma már ugyanazt a telepítési sebességet, skálázhatóságot és központi vezénylési képességet várják el, amely a felhőnatív környezetekben megtalálható.
A hagyományos PLC-k még sokáig ki fogják szolgálni a kritikus, determinisztikus alkalmazásokat. Az ipari automatizálás általános iránya azonban egyre világosabbá válik. A versenyképes gyártók olyan architektúrák felé haladnak, amelyekben a vezérlési alkalmazások modulárisak, hordozhatók, központilag kezelhetők, és szorosan integrálódnak a mesterséges intelligencián alapuló elemzésekkel.
A korán korszerűsítő vállalatok várhatóan mérhető előnyökre tesznek szert a telepítés hatékonysága, a működés egységessége és a globális termelési hálózatok skálázhatósága terén.
A központi vezénylési platformok nélkülözhetetlenné válnak az elosztott ipari alkalmazások nagyvállalati léptékű kezelésében.
Mérnöki szempontból a legfontosabb változás nem egyszerűen a hardveres PLC-k SoftPLC-kre cserélése. A nagyobb átalakulás működési jellegű. Az ipari vezérlés az elszigetelt, gépszintű logikától a központilag vezényelt szoftverinfrastruktúra felé fejlődik, amely képes támogatni a mesterséges intelligenciát, az elemzéseket és a globálisan elosztott gyártást.
Szerző: Nathan Cole | Vezető ipari rendszerelemző
Nathan Cole több mint 13 éves tapasztalattal rendelkezik az ipari automatizálási infrastruktúra, az elosztott vezérlőrendszerek és a peremszámítástechnikai technológiák területén. Pályafutása során olyan helyszíni integrációs projekteken dolgozott, amelyek Siemens, Emerson, Beckhoff Automation, Yokogawa és Schneider Electric platformjait érintették a gyártás, az energiatermelés és a folyamatipar területén.