W zakładach przemysłowych oczekuje się od sterowników programowalnych (PLC) niezawodności, stabilności i łatwości obsługi. Jednak w ostatnich latach obserwujemy inwazję w automatykę przemysłową oraz sterowanie procesami układów sterowania obsługiwanych przez komputery osobiste (PC).
A zatem, które z nich są lepsze, mając na uwadze sterowanie urządzeniami i procesami przemysłowymi – układy sterowania za pomocą komputera, czy sterowniki programowalne (PLC)? Powyższy spór trwa już od szeregu lat i nie doprowadził do jednoznacznej odpowiedzi. Być może rozwiązanie leży w ewolucji oraz kombinacji wspomnianych technologii.
Dziedzictwo sterowników programowalnych (PLC)
Wedle definicji IEEE (amerykańskiego Instytutu Inżynierów Elektryków i Elektroników), sterownik programowalny (PLC) jest to „półprzewodnikowy system sterowania zapewniający możliwość programowania, spełniający funkcje podobne do przekaźnikowego układu logicznego.” Przekaźnikowy układ logiczny – lub drabinkowy układ logiczny, jak bywa często określany – zawdzięcza swą nazwę długiemu okresowi stosowania przekaźników do sterowania urządzeniami przemysłowymi. W odróżnieniu od wbudowanych układów sterowania są one tak proste, jak jest to tylko możliwe.
Przekaźnikowe układy logiczne stosowano zarówno przy projektowaniu obwodów silników elektrycznych, jak również przekaźnikowych tablic sterowniczych. Przekaźnikowy układ logiczny jest nazywany drabinkowym, ponieważ obraz graficzny samego programu przypomina drabinkę, w przeciwieństwie do języka wysokiego poziomu, jak np. C++ lub BASIC, gdzie stosuje się znaki literowo – cyfrowe.
Technologia PLC ma ugruntowaną od ponad 30 lat pozycję. Jej charakterystyka obejmuje:
-
realizację procesu w czasie rzeczywistym,
-
odczyt oraz zapis wartości wejściowych/ wyjściowych (I/O) w czasie rzeczywistym,
-
pewność i niezawodność działania w warunkach pracy ciągłej,
-
zabezpieczenie kodu sterowania oraz realizacji zadań przed wpływami zewnętrznymi,
-
izolację funkcjonalną zapewniającą odpowiedni ą odpowiedź na regulację.
Zmniejsza się zużycie energii potrzebnej na przetwarzanie, poprawiają się możliwości komunikacyjne, a także możliwe jest coraz częstsze stosowanie systemów otwartych. Nanosterowniki programowalne (fot. 1) – czyli posiadające do 32 wejść/wyjść – stają się coraz bardziej przydatne do pracy w sieci. Mikrosterowniki programowalne – czyli posiadające do 129 wejść/wyjść – stają się coraz bardziej precyzyjne i skomplikowane pod względem funkcjonalnym. Z tych właśnie względów, według grupy doradczej ARC Advisory Group, obserwuje się tendencję do zastępowania większych sterowników programowalnych przez pracujące w sieci konfiguracje mniejszych sterowników programowalnych. Powodami istnienia tej tendencji są: niezawodność działania, uproszczone okablowanie oraz skalowalność. Także postęp w dziedzinie oprogramowania umożliwia użytkownikom łatwiejszą konfigurację oraz korzystanie ze specjalnych funkcji, co powoduje, że sterowniki programowalne potrafią dużo więcej niż układy logiczne. Według grupy ARC, istnieje narastająca tendencja do stosowania precyzyjnego i skomplikowanego oprogramowania w zakresie sterowania ruchem i położeniem, a także wykorzystania technologii sieciowych, jak np. internetowy system HMI, aktualizacja w czasie rzeczywistym oraz zdalna diagnostyka i usuwanie usterek.
Fot. 2 Programowalne sterowniki automatyki (PAC), jak pokazano na zdjęciu, mogą mieć taką samą formę jak sterowniki programowalne (PLC). (dzięki uprzejmości National Instruments).
Grupa ARC przewiduje także, iż nastąpi ożywienie na rynku sterowników programowalnych (PLC), pomimo globalnego osłabienia koniunktury. Automatyzacja jest niezbędna – w celu zwiększenia zdolności produkcyjnych, obniżenia kosztów, a także poprawienia elastyczności, tak by sprostać zmieniającym się wymaganiom produkcyjnym. Oznaki ożywienia przejawiają się także w ogromnym tempie zmian technologicznych, gdyż obawy przed stosowaniem przestarzałych rozwiązań stanowią siłę napędową planów związanych z modernizacją. Poza tym potencjał zmniejszonych kosztów łącznych związanych z wykorzystaniem własnych zasobów przy uwzględnieniu otwartych sprzętowo i programowo platform, zwiększa popyt na automatykę na bardziej zaawansowanym poziomie.
Producenci zmniejszyli fizyczne rozmiary sterowników programowalnych oraz wymogi odnośnie okablowania, stworzyli bardziej efektywną procedurę sterowania, zapewnili też zwiększone możliwości w dziedzinie komunikacji. Wraz z wprowadzeniem szybkiej komunikacji, która nie koliduje z czasem skanowania sterownika programowalnego, zaistniała możliwość przekazywania skomplikowanych obliczeń do komputera osobistego i wykorzystywania otrzymanych wyników w procesie pracy sterownika programowalnego.
Sterownik programowalny (PLC) przeszedł ewolucję. Przetrzymał okres wprowadzania komputera osobistego do przemysłowych zastosowań związanych ze sterowaniem, ponieważ był w stanie szybko przyswoić sobie technologie, które umożliwiły komputerom osobistym zajęcie specyficznej niszy w dziedzinie sterowania. Technologie te obejmują ogromne możliwości dołączania do sieci nowych urządzeń, moc obliczeniową, pamięć lokalną oraz elastyczność programowania. Innym powodem przetrwania sterowników programowalnych jest fakt, iż różne moduły sterujące dają się scalać bez problemów związanych ze zgodnością, przez co zmniejszają się koszty uruchomienia oraz atestacji systemu, przy jednoczesnym zapewnieniu sprawdzonego i wysoce stabilnego środowiska sterującego.
Autor: Jack Smith, starszy redaktor magazynu Plant Engineering
