Заманауи автоматтандырудағы виртуалды басқару жүйелері және vPLC

Басқару жүйелері шкафтан есептеу қабатына көшуде

Өнеркәсіптік басқару арнайы сөрелік жабдықтан бағдарламалық жасақтама арқылы анықталатын орындауға біртіндеп көшіп жатыр. vPLC деп те аталатын виртуалды PLC контроллерлері енді дәстүрлі басқару шкафтарының орнына өнеркәсіптік серверлердің ішінде жұмыс істейді.

Бұл өзгеріс автоматтандыру логикасын жоймайды. Ол оның орналасуын өзгертеді. Басқару механизмі IT инфрақұрылымына жақындай түседі, ал далалық құрылғылар өндіріс алаңында өзгеріссіз қалады.

1-сурет. Автомобиль өндірісі желілерінде бағдарламалық жасақтама арқылы анықталатын басқаруды орындау модельдері барған сайын сынақтан өткізілуде.

Виртуалды PLC-нің нақты айырмашылығы неде

Дәстүрлі PLC контроллері аппараттық құрал мен орындалу логикасын бір берік құрылғыға біріктіреді. vPLC бұл қабаттарды бөледі. Орындалу ортасы стандартталған есептеу инфрақұрылымында іске қосылады.

Бұл бөліну орналастыру икемділігін қамтамасыз етеді. Инженерлер бүкіл басқару жүйесін қайта жобаламай-ақ, басқару даналарын серверлер арасында клондап, жылжытып немесе масштабтай алады.

2-сурет. Дәстүрлі PLC жүйелері детерминирленген далалық деңгейдегі басқару орталарында әлі де басым.

Кейбір орналастыруларда Siemens автоматтандыру платформалары шеткі басқару мен IT деңгейіндегі оркестрлеуді біріктіретін гибридті архитектураларды қолдау үшін виртуалдандырылған орындалу қабаттарымен кеңейтіледі.

Архитектура қай жерде шектеледі және қай жерде масштабталады

Есептеу ресурстары кеңейген кезде виртуалды PLC контроллері тиімді масштабталады. Жад пен өңдеу қуатын жабдықты ауыстыру цикліне тәуелді болмай, стандартты сервер жаңартулары арқылы арттыруға болады.

Бұл модель модульдік автоматтандыруды қолдайды. Инженерлер енгізу/шығару құрылымдарын қайта жобаламай-ақ, жаңа өндіріс желілері үшін қосымша басқару даналарын іске қоса алады.

3-сурет. Басқару бағдарламалық жасақтама арқылы анықталатын ортаға көшкеннің өзінде, үлестірілген енгізу/шығару жүйесі негізінен өзгеріссіз қалады.

Зауыттағы орналастырулар және нақты шектеулер

PROFINET және EtherNet/IP сияқты өнеркәсіптік Ethernet протоколдары әлі де далалық құрылғыларды байланыстырады. Негізгі архитектуралық өзгеріс басқаруды орындау қабатында, яғни жоғарырақ деңгейде болады.

Бұл IT және OT интеграциясына қатысты қиындықтарды туындатады. Желіні сегменттеу, VLAN құрылымы және киберқауіпсіздік аймақтары тұрақты жұмыс үшін аса маңызды болады.

4-сурет. Өнеркәсіптік серверлер енді басқару логикасы мен IIoT қызметтерін қоса алғанда, бірнеше автоматтандыру жүктемесін орналастырады.

Масштаб ұлғайған сайын резервтеу маңызды болады. RAID қоймасы, виртуалды машиналардың істен шыққан жағдайда ауысуы және кластерленген серверлер ірі өндіріс орталарында тоқтап қалу қаупін азайтады.

Бұл өзгеріс қазір неге жылдамдап жатыр

Қазіргі зауыттар талдау, OEE көрсеткіштерін бақылау және деректер жинау үшін өнеркәсіптік компьютерлерге әлдеқашан сүйенеді. vPLC контроллерлері бұл есептеу қабатын нақты уақыттағы басқару деңгейіне дейін кеңейтеді.

Бұл тоғысу IIoT архитектураларын қолдайды. Протоколдарды түрлендіруден туындайтын кедергілерсіз деректер басқару логикасынан бұлттық талдауға оңайырақ өтеді.

Шеткі есептеуді енгізу де осы үрдіске ықпал етеді. Өндірушілер далалық деңгейдегі детерминирленген әрекетті құрбан етпей, жылдамырақ түсініктер алғысы келеді.

Өтпелі кезеңге далалық инженердің көзқарасы

Виртуалды PLC контроллері аса маңызды қауіпсіздік контурларындағы берік контроллерлерді алмастырмайды. Олар басқару иерархиясын кеңейтіп, аса маңызды емес автоматтандыру жүктемелерін өзіне алады.

Ең жоғары құндылық гибридті жүйелерде байқалады. Жоғары жылдамдықты детерминирленген міндеттер арнайы PLC аппараттық құралында қалады, ал оркестрлеу мен деректер логикасы виртуалды ортаға көшеді.

Іс жүзінде бұл бөлінген архитектураны қалыптастырады. Бір жағы детерминирленген басқаруға кепілдік береді. Екінші жағы масштабталу мен талдау жүйелерімен интеграцияны қамтамасыз етеді.

Өнеркәсіп толық алмастырудан гөрі осы тепе-теңдікке қарай бет алып келеді.

Майкл Грант, өнеркәсіптік жүйелер тілшісі, Siemens және Schneider Electric автоматтандыру интеграциясы жобаларында 14 жылдық тәжірибесі бар