Inny rodzaj doświadczenia ze sterownikiem PLC

Większość inżynierów podchodzi do nowego sterownika w ten sam sposób. Włącza go, podłącza kilka wejść, tworzy krótką procedurę drabinkową i sprawdza wyjścia. ctrlX CORE firmy Bosch Rexroth niemal natychmiast zmienia ten schemat.

Zamiast działać jak tradycyjna platforma PLC, ctrlX CORE wprowadza skoncentrowane na oprogramowaniu środowisko automatyki, które łączy elastyczność komputera przemysłowego z nowoczesnym projektowaniem opartym na technologiach internetowych. W efekcie uruchamianie systemu przypomina bardziej konfigurowanie przemysłowego ekosystemu operacyjnego niż uruchamianie sterownika.

ctrlX CORE łączy funkcje PLC, sterowania ruchem, komunikacji sieciowej i IIoT w kompaktowej platformie komputera przemysłowego.

Dlaczego komputery przemysłowe zmieniają projektowanie automatyki

Rozwój komputerów przemysłowych odzwierciedla szerszą zmianę zachodzącą w przemyśle wytwórczym i przetwórczym. Inżynierowie coraz częściej oczekują jednej platformy sprzętowej zdolnej do obsługi logiki sterowania, koordynacji ruchu, wizualizacji, analityki i komunikacji.

Tradycyjne architektury PLC często wymagały osobnych modułów sprzętowych dla każdej dodatkowej funkcji. Sterowanie ruchem wymagało dedykowanych kart. Zaawansowana komunikacja sieciowa wymagała modułów rozszerzeń. Wizualizacja HMI zależała od oddzielnych terminali operatorskich.

Oprogramowanie zastępuje dedykowane warstwy sprzętowe

Nowoczesne platformy IPC ograniczają te zależności sprzętowe, przenosząc funkcje do aplikacji programowych. Wystarczająco wydajny procesor przemysłowy może jednocześnie realizować zadania PLC, koordynować osie ruchu, uruchamiać usługi wizualizacji i zarządzać komunikacją przemysłową.

ctrlX CORE bezpośrednio realizuje tę filozofię. Firma Bosch Rexroth zaprojektowała tę platformę w oparciu o modułowe aplikacje programowe, a nie ograniczenia sprzętu o stałej funkcji.

Producenci analizujący infrastrukturę automatyki definiowaną programowo często porównują te architektury z innymi zaawansowanymi rozwiązaniami dostępnymi na platformach systemów PLC i PAC.

Elastyczność wiąże się z odpowiedzialnością inżynierską

Elastyczność komputerów IPC zmienia również wymagania dotyczące umiejętności zespołów automatyki. Tradycyjne diagnozowanie problemów ze sterownikami PLC opierało się na deterministycznych strukturach sprzętowych i ograniczonych środowiskach operacyjnych. Platformy IPC wprowadzają systemy operacyjne, zależności programowe, zarządzanie uprawnieniami i orkiestrację aplikacji.

Ta złożoność może przynieść ogromne korzyści, ale tylko wtedy, gdy zespoły inżynierskie mają doświadczenie niezbędne do skutecznego zarządzania infrastrukturą sterowaną programowo.

Wewnątrz architektury ctrlX CORE

Fizycznie ctrlX CORE wygląda kompaktowo i pozornie prosto. Jednak jego możliwości komunikacyjne natychmiast odróżniają go od konwencjonalnych kompaktowych sterowników PLC.

Platforma obejmuje wiele interfejsów Ethernet RJ45 oraz łączność USB-C. Co ważniejsze, porty te obsługują najważniejsze protokoły przemysłowe, w tym EtherCAT, Ethernet/IP i PROFINET, bez konieczności stosowania dodatkowego sprzętu komunikacyjnego.

Wbudowana obsługa przemysłowego Ethernetu zmniejsza potrzebę stosowania dedykowanych modułów rozszerzeń komunikacyjnych.

Ekosystem automatyki oparty na aplikacjach

Jedną z najciekawszych decyzji inżynierskich stojących za ctrlX CORE jest jego struktura oparta na aplikacjach. Bosch Rexroth przyjął podejście podobne do współczesnych ekosystemów smartfonów.

Zamiast ręcznie instalować duże pakiety oprogramowania, użytkownicy dodają funkcjonalności za pomocą dedykowanych aplikacji. Sterowanie ruchem, środowiska uruchomieniowe PLC, usługi IIoT, wizualizacja i integracja z Node-RED mogą działać jako modułowe komponenty oprogramowania.

Takie podejście upraszcza przyszłą rozbudowę, ponieważ funkcjonalność rozwija się poprzez wdrażanie oprogramowania, a nie wymianę sprzętu.

Integracja lokalnych modułów I/O i EtherCAT

Sterownik obsługuje również lokalne moduły rozszerzeń I/O za pośrednictwem magistrali EtherCAT. Tworzy to hybrydową architekturę, w której scentralizowane obliczenia IPC łączą się z rozproszoną łącznością na poziomie urządzeń obiektowych.

EtherCAT pozostaje szczególnie atrakcyjnym rozwiązaniem w aplikacjach intensywnie wykorzystujących ruch ze względu na deterministyczne taktowanie i wysoką wydajność synchronizacji. Podobne strategie sterowania rozproszonego są szeroko stosowane w przemysłowych systemach komunikacji i sieciach.

Serwer internetowy staje się głównym interfejsem

Być może najbardziej nietypowym aspektem dla inżynierów przyzwyczajonych do klasycznych sterowników PLC jest brak dedykowanego wyświetlacza, klawiatury lub interfejsu operatorskiego.

Interakcja ze sterownikiem ctrlX CORE odbywa się przede wszystkim za pośrednictwem zintegrowanego środowiska serwera internetowego. Inżynierowie łączą się bezpośrednio przez przeglądarkę, używając adresu IP sterownika.

Oparty na przeglądarce interfejs inżynierski zmniejsza zależność od dedykowanych terminali konfiguracyjnych.

Hybrydowy przepływ pracy inżynierskiej

Środowisko przeglądarkowe zapewnia funkcje diagnostyczne, zarządzanie konfiguracją, wdrażanie aplikacji i monitorowanie systemu. Jednak zaawansowane zadania inżynierskie, takie jak programowanie sterowników PLC i konfiguracja ruchu, nadal wymagają dodatkowego oprogramowania inżynierskiego zainstalowanego lokalnie na stacji roboczej do programowania.

To hybrydowe podejście zapewnia równowagę między łatwym dostępem a profesjonalnym poziomem zaawansowania inżynierskiego.

Diagnostyka zaprojektowana z myślą o szybszym rozwiązywaniu problemów

Jedną z wyróżniających się funkcji podczas wstępnej eksploracji jest środowisko diagnostyczne. Komunikaty o błędach zawierają bezpośrednie hiperłącza do kontekstowych zasobów pomocy, co znacząco skraca czas rozwiązywania problemów.

W przypadku personelu utrzymania ruchu wspierającego operacje zdalne lub rozproszone obiekty tego rodzaju zintegrowana dokumentacja może skrócić przestoje i ułatwić lokalizowanie usterek.

Interfejs diagnostyczny integruje alerty operacyjne z kontekstowymi wskazówkami inżynierskimi.

Konfiguracja zbliża się do metodologii IT

Środowisko ustawień pokazuje, jak ściśle współczesna automatyzacja zbliża się do praktyk korporacyjnego IT. Zarządzanie użytkownikami, uprawnieniami, konfiguracją sieci, wdrażaniem aplikacji i warstwą danych odbywa się w tym samym scentralizowanym środowisku.

Ta konwergencja odzwierciedla szersze trendy Przemysłu 4.0, w ramach których technologia operacyjna coraz częściej łączy się z cyberbezpieczeństwem, infrastrukturą chmurową i przetwarzaniem rozproszonym.

Środowisko ustawień centralizuje zarządzanie siecią, uprawnieniami i wdrażaniem oprogramowania.

Miejsce ctrlX CORE we współczesnej automatyzacji

ctrlX CORE nie konkuruje wyłącznie z kompaktowymi sterownikami PLC. Jest kierowany do znacznie szerszej kategorii obejmującej komputery IPC, sterowniki brzegowe, bramy IIoT i modułowe serwery automatyzacji.

Jej najsilniejsze zastosowania prawdopodobnie pojawią się w maszynach wymagających elastycznego sterowania ruchem, zaawansowanej komunikacji sieciowej, integracji danych i skalowalnego wdrażania oprogramowania. Szczególnie dobrze nadaje się do systemów pakowania, gniazd robotycznych, transportu materiałów i modułowych urządzeń produkcyjnych.

Platforma stworzona z myślą o kolejnej erze automatyzacji

Najważniejszy wniosek z tego pierwszego testu jest taki, że Bosch Rexroth nie ogranicza się jedynie do modernizacji sprzętu PLC. Firma zmienia sposób, w jaki inżynierowie współpracują z przemysłowymi systemami automatyzacji.

ctrlX CORE odzwierciedla kierunek rozwoju przemysłu zmierzającego ku funkcjonalności opartej na aplikacjach, inżynierii natywnej dla sieci WWW i definiowanej programowo infrastrukturze automatyzacji. Dla doświadczonych inżynierów automatyków ta transformacja jest jednocześnie ekscytująca i przełomowa.

W praktyce sukces platform takich jak ctrlX CORE będzie zależeć w mniejszym stopniu od samych umiejętności związanych z okablowaniem, a w większym od zdolności inżyniera do zarządzania ekosystemami oprogramowania, architekturami sieciowymi i zintegrowanymi przepływami pracy w środowisku cyfrowym.

Autor: Michael Donovan | Analityk systemów przemysłowych

Michael Donovan ma 12 lat doświadczenia w zakresie informatyki przemysłowej, sterowania ruchem oraz rozproszonych platform automatyzacji. Jego doświadczenie obejmuje projekty integracji systemów wykorzystujące technologie Bosch Rexroth, Beckhoff Automation, Siemens i Rockwell Automation w sektorach produkcji i logistyki.