Raport: Przyszłość polskiego rynku komputerów przemysłowych

Komputery przemysłowe, obok nowoczesnych sterowników PLC, stanowią coraz chętniej wykorzystywane narzędzie automatyzacji procesów przemysłowych. Jednak dynamiczny rozwój produktów sprawia, że inżynierom coraz trudniej odnaleźć się w gąszczu propozycji rynkowych. Redakcja Control Engineering Polska podjęła próbę odpowiedzi na pytania: Jaka będzie przyszłość systemów sterowania na rodzimym rynku? Czy dni prostych sterowników PLC są policzone? Jaka jest świadomość inżynierów na temat najnowocześniejszych rozwiązań?

Polski rynek komputerów przemysłowych rośnie w tempie kilkudziesięciu procent rocznie. Wielu obserwatorów rynku twierdzi, że w przyszłości urządzenia IPC zastąpią sterowniki programowalne. Podobnego zdania są czytelnicy Control Engineering Polska: ponad połowa respondentów uważa, że dni prostych sterowników PLC wydają się być policzone (szczegółowy opis metodologii badania w ramce poniżej).

Z kolei dostawcy urządzeń ? producenci i dystrybutorzy ? są ostrożniejsi w formułowaniu przewidywań.

? Nigdy nie odważylibyśmy się na stwierdzenie, że sterowniki PLC to produkt, który wymiera. Należałoby raczej powiedzieć, że sterowania oparte na technologii PC tworzą na nowo historię rynku regulatorów procesowych. Sterowniki programowalne mają właściwości i cechy nieosiągalne jeszcze w systemach sterowania, których budowa opiera się na komputerach PC. Przykładem może być stabilne wykonywanie funkcji sterowania. Sterowniki są znacznie bardziej wiarygodne, a ich cykl życia dłuższy. Dodatkowym atutem w przypadku sterowników PLC jest dokładność wykonywania obliczeń w czasie rzeczywistym, znacznie większa aniżeli w przypadku sterowania PC ? tłumaczy Meggy Xin z firmy Axiomtek Polska.

 W podobnym tonie wypowiada się Kacper Kamiński z firmy Guru Control Systems. Jego zdaniem jeszcze długo utrzyma się popularność sterowników PLC ? dzięki ich niezawodności, braku problemów z serwisem, łatwości programowania oraz? przyzwyczajenia projektantów. Tym bardziej, że coraz popularniejsze stają się sterowniki PLC o architekturze PC. Również Cezary Morawski z firmy Kontron East Europe sądzi, że sprzedaż sterowników PLC będzie rosła. Jego zdaniem w przypadku wielu dostawców zestawienie prostego sterownika z panelem realizującym np. prostą wizualizację jest wciąż atrakcyjne pod względem ceny i funkcjonalności.

Wykres 1. Proste sterowniki PLC powoli odochodzą do lamusa ? uważa ponad połowa respondentów CE Polska 

? Proste sterowniki będą nadal wykorzystywane wszędzie tam, gdzie nie są wymagane wygórowane możliwości PC. Na korzyść sterowników PLC i współpracujących z nimi w urządzeń zaliczyć też należy prostą obsługę oraz dostępność wielusprawdzonych w praktyce interfejsów sieciowych ? przekonuje Cezary Morawski.

Nie wszyscy są tego samego zdania. Grzegorz Kowalczyk, kierownik działu sprzedaży komputerów przemysłowych w firmie CSI Computer Systems for Industry uważa, że przewaga urządzeń IPC jest ? z kilku względów ? oczywista. 

Wykres 2. Głównym zadaniem komputerów przemysłowych jest przetwarzanie i analiza danych. Pod tym kątem użytkownicy sprzętu wybierają konkretny model urządzenia 

? Teraz współczynnik ceny do możliwości jednoznacznie przemawia za stosowaniem wysoko zintegrowanych komputerów kompaktowych zamiast sterowników PLC. Opierając się na systemach operacyjnych czasu rzeczywistego Linux RT czy Windows CE inżynierowie są w stanie opracować wysoko niezawodne i tanie systemy oparte na PC w architekturze x86 i zastąpić nimi znacznie droższe i słabiej konfigurowalne PLC. Stopniowo rynek będzie wchłaniał coraz więcej rozwiązań PC, a odchodził od PLC ? twierdzi przedstawiciel CSI.

Tymczasem według Jacka Barszcza z warszawskiego oddziału firmy B&R Automatyka Przemysłowa przenikanie się technologii systemów standardowych sterowników PLC z rozwiązaniami typu ?PC-based? jest obecnie tak duże, że w wielu przypadkach trudno stwierdzić, co już jest, a co jeszcze nie jest oparte na technologii PC. Przykładem mogą być sterowniki B&R, które obok zaimplementowanego wielozadaniowego systemu operacyjnego umożliwiają zastosowanie rozwiązań, takich jak: komunikacja TCP/IP z dostępem FTP czy WEB, bezpośrednie zapisywanie i odczytywanie plików danych czy też zastosowanie nośników danych w postaci CF i USB PenDrive.

Wśród komentarzy dotyczących przyszłości urządzeń IPC zwraca się też uwagę na duże znaczenie oprogramowania. Zdaniem Adama Przybyłowicza z firmy RAControls rozwiązania PC-based staną się popularniejsze, gdy powstanie stabilny system operacyjny.

Na ich korzyść będzie na pewno przemawiać: dalszy dynamiczny rozwój technologii komputerów przemysłowych, zwiększenie niezawodności działania, udoskonalenie wykonywania kodu programu w czasie rzeczywistym (determinizm działania) i obsługa funkcji wielozadaniowości systemów operacyjnych.

IPC: co decyduje o wyborze?

Większość respondentów CE Polska (dokładnie 65%) przy wyborze komputera przemysłowego tej czy innej firmy bierze pod uwagę przede wszystkim kwestie techniczne. Komputerom powierza się głównie funkcje sterowania, zaś z ich pomocą rozbudowuje się funkcje interfejsów HMI/SCADA ? dokładnie 61% ankietowanych wskazało na taki właśnie powód zakupu komputera przemysłowego (patrz: wykres nr 2). Poza tym maszyny IPC stosuje się do przetwarzania danych na potrzeby raportowania (57% wskazań). W tym przypadku mocną stroną komputerów jest oprogramowanie służące do tego typu zastosowań, jak np. Dream Report. Dla 39% użytkowników zakup komputera przemysłowego uzasadniony był koniecznością rozbudowy warstwy diagnostycznej aplikacji. Z kolei rosnąca liczba przetwarzanych danych skłoniła do wyboru komputera przemysłowego 37% ankietowanych.

Uzyskane przez nas wyniki znajdują potwierdzenie w wypowiedziach ekspertów z branży. Andrzej Cyganik, doradca techniczny firm: AS, A&D i Siemens sp. z o. o., stwierdza, że jak dotąd głównym zadaniem komputerów przemysłowych jest przetwarzanie i analiza danych, które są wynikiem sterowania wykonanego z użyciem PLC.

? Rozwój PLC jest ukierunkowany na deterministyczne sterowanie w układach rozproszonych. Tak będzie jeszcze przez kilka najbliższych lat ? prognozuje Andrzej Cyganik.

Maciej Sakowicz z firmy Multiprojekt twierdzi, że do większych systemów stanowczo lepszym rozwiązaniem są komputery przemysłowe z możliwością rozbudowy o moduły specjalizowane oraz możliwość komunikacji w wielu protokołach. Zwraca przy tym uwagę, że klasyczny sterownik PLC wukładzie o większej skali integracji z wieloma urządzeniami jest coraz częściej wypierany przez komputery przemysłowe.

Antoni Warszawik z firmy Elmark Automatyka podkreśla zalety maszyn IPC widoczne tam, gdzie wymagana jest nieco większa ?otwartość? systemu sterowania.

? Na rynku wyraźnie widać trend w kierunku Soft PLC, czyli sterowników opartych na architekturze komputera (CISC/RISK), bazujących na systemach wbudowanych, a jednocześnie wyposażonych w standardowe narzędzia i protokoły komunikacyjne. Stosowanie urządzeń typu Soft PLC umożliwia integrację dużych systemów ERP i wielodostęp do danych z produkcji oraz uniezależnia od jednego dostawcy, protokołu czy oprogramowania. Jednofunkcyjne sterowniki PLC w przyszłości będą stosowane tylko tam, gdzie wymagana jest niezawodność i ?hermetyczność? systemu sterowania ? sądzi Antoni Warszawik.

Wykres 3. Wymagania użytkowników IPC nie są zbyt wygórowane. Jedną z najważniejszych potrzeb jest bezwentylatorowy sposób chłodzenia 

Kacper Kamiński z firmy Guru Control Systems zwraca uwagę na inny jeszcze powód stosowania komputerów przemysłowych w aplikacjach sterowania.

? Wiele procesów potrzebuje coraz większej mocy obliczeniowej, czego przykładem mogą być systemy wizyjnej kontroli produkcji. Jednak większość zadań mogą wykonywać miniaturowe komputerki-sterowniki PLC o architekturze PC, jak np. miniaturowe komputerki ICPDAS I-8000 z naszej oferty. Mają one spory zapas mocy obliczeniowej, są łatwe w programowaniu (języki drabinkowe, C, C++), a jednocześnie niezawodne i tak małe, jak standardowe PLC. ? przekonuje Kacper Kamiński.

Z drugiej strony sterowniki PLC stają się coraz mocniejsze i wydajniejsze. Ich możliwości zbliżają się do możliwości komputerów. Jednocześnie działanie komputerów (tych stosowanych w aplikacjach sterowania) staje się z roku na rok coraz bardziej stabilne i deterministyczne. Jak podkreśla Jacek Barszcz z firmy B&R Automatyka Przemysłowa, niejednorodność wymagań co do wydajności współczesnych aplikacji przemysłowych powoduje możliwość zastosowania różnorodnych systemów sterowania. W jego opinii nie można powiedzieć, że wszystkie z nich wymagają dużych mocy obliczeniowych.

? Dlatego też firma B&R znajduje zastosowania dla wszystkich swoich produktów ? tak PLC, jak i ?PC-based? (APC i PPC). Jednocześnie należy zwrócić uwagę na fakt dużego zbliżenia się systemów pod względem wydajności i niezawodności. Osiągi sterowników PLC nie odbiegają od komputerów przemysłowych, natomiast niezawodność tych drugich jest gwarantowana przez prawidłowy proces technologiczny produkcji z zapewnieniem pełnego przemysłowego wykonania. Wynika z tego, że zmiana z jednego systemu na drugi jest uzależniona w wielu przypadkach tylko i wyłącznie specyficznymi wymaganiami, wynikającymi z potrzeb użytkownika ? podkreśla Jacek Barszcz.

Kluczowe parametry

Warto przy tym zwrócić uwagę, jakie parametry komputerów PC są kluczowe dla naszych czytelników. Sprawdziliśmy też,jaki jest akceptowalny przez ich aplikacje poziom zaawansowania technologicznego komputerów przemysłowych.

Wykres 4. Serwis, wsparcie techniczne i rzetelna dokumentacja techniczna to kluczowe kwestie przy wyborze dostawcy IPC 

Na wykresie 3.(patrz str. 28) przedstawiono wymagania użytkowników komputerów przemysłowych pod względem częstotliwości taktowania procesora. Widać, że najwięcej (43%) ankietowanych wybrałoby jednostki o procesorach z przedziału 201 MHz ? 1 GHz. Są to z pewnością jednostki jednordzeniowe (trzeba pamiętać, że na rynek niebawem zostaną lub już zostały wprowadzone komputery przemysłowe z procesorami Core- Duo i Core2Duo). Takie moce obliczeniowe z pewnością wystarczą do realizacji zadań, opisanych na wykresie 2. (patrz str. 26). W przypadku pamięci operacyjnej oraz pamięci programu (rys. 6b) zadowalającą ilością wydaje się obecnie 1 GB. Ponad jedna czwarta ankietowanych sugeruje, że wolałaby, aby komputer przemysłowy dysponował większą od 1 GB pamięci zarówno w przypadku pamięci operacyjnej, jak i pamięci programu. Dane z wykresu 3. potwierdzają ekspansję rozwiązań typu embedded ? ponad 60% ankietowanych wskazuje system operacyjny Windows XP Embedded jako preferowany w przypadku komputerów przemysłowych. Uzyskane dane po raz kolejny utwierdzają nas o przeznaczeniu współcześnie dostępnych komputerów przemysłowych. Do aplikacji wizualizacji z pewnością użytkownik sięgnie po matrycę większą niż 10" (12%), a wyniki pokazują, że najchętniej wybierane, zapewne z uwagi na dobry stosunek ceny do możliwości, są matryce od 14 do 17" (57% respondentów).

Aplikacja systemu sterowania to nie tylko sam komputer i ekran, to również komunikacja ze światem zewnętrznym. Interfejsy komunikacji (CAN, Profibus, Ethernet Powerlink, EtherCAT, inne) w przypadku komputerów przemysłowych wymagają specjalizowanych kart, montowanych na płycie głównej w gniazdach standardu ISA/PCI. Zapytaliśmy naszych czytelników, jaka ilość takich gniazd w komputerze przemysłowym byłaby dla ich aplikacji zadowalająca? Okazuje się, że dla 7% użytkowników wystarcza, aby w komputerze było jedno takie gniazdo. Jest to bowiem wystarczająca liczba dla zbudowania najbardziej nawet wyszukanego rozproszonego systemu sterowania i wizualizacji. Dla 63% respondentów liczbą zadowalającą jest 2 do 4 takich gniazd. Są to z całą pewnością użytkownicy, wykorzystujący komputer przemysłowy do większej liczby zadań, przykładowo do gromadzenia i wizualizacji danych (jedna karta interfejsu komunikacyjnego) czy też do realizacji zagadnień związanych ze sterowaniem ruchem (drugie gniazdo na specjalizowane karty I/O).

Ostatnią kwestią techniczną poruszaną przez nas podczas niniejszego badania była kwestia chłodzenia stosowanego w dostępnych na polskim rynku rozwiązaniach komputerów przemysłowych. 65% ankietowanych zgodziło się, że obecnie komputer przemysłowy powinien mieć chłodzenie bezwentylatorowe ? z oczywistych względów ? jest to bowiem urządzenie mające pracować w warunkach przemysłowych i każdy element wirujący jest tutaj jak najbardziej niepożądany?

Wykres 5. Zaledwie kilka procent użytkowników komputerów przemysłowych wyraża niezadowolenie ze współpracy z dostawcami. Pozostali nie mają z tym żadnych problemów 

Wybór dostawcy, czyli serwis i wsparcie techniczne

O wyborze tego a nie innego dostawcy komputera przemysłowego decydować będą, rzecz jasna, nie tylko kwestie techniczne. Nasi czytelnicy wypowiedzieli się w tej kwestii bardzo precyzyjnie. Analizując dane, zamieszczone na wykresie 4. możemy łatwo odpowiedzieć na pytanie, co skłania obecnych i przyszłych użytkowników systemów sterowania, systemów opartych na technologii PC do wyboru konkretnych rozwiązań. Od razu rzuca się w oczy, że na pierwszy plan wysuwa się kompletna i przede wszystkim dobrze sporządzonadokumentacja techniczna dołączona do zakupionego towaru. Niemal 76% naszych respondentów uznało to za bardzo ważny aspekt wyboru danego modelu komputera przemysłowego. To z pewnością bardzo ważny sygnał dla producentów i dystrybutorów, którzy powinni wyjątkowo dbać o to, aby dokumentacja techniczna była starannie przygotowana. Nawiasem mówiąc, użytkownicy sprzętu, którzy chcą rozwijać wiedzę na temat określonych technologii, przeszukują w tym celu Internet i prasę fachową (34% wskazań).

Kolejne, najczęściej wymieniane przez respondentów CE Polska kwestie istotne przy wyborze dostawcy związane były ściśle z jakością usług: serwisem, warunkami gwarancji, poziomem i dostępnością wsparcia technicznego. Ponad 50% respondentów uznało je za bardzo ważne. Atutem dla użytkowników jest poza tym brak dodatkowych opłat za dodatkowe darmowe narzędzia wspierające programistę. Zwróciło na to uwagę 41% ankietowanych.

W kwestii wyboru systemu sterowania opartego na komputerach PC dość istotne znaczenie ma to, jak długo dany producent, dystrybutor i technologia są obecne na rynku. I tak dla 52% respondentów ważne jest to, że producent nie jest nowicjuszem. Jeszcze więcej wskazań (64%) dotyczyło ?wieku? technologii. Na tej podstawie można domniemywać, na ile problemy z jej wykorzystaniem do sterowania i wizualizacji zostały rozwiązane przez innych użytkowników. Co ciekawe, jedynie 2% ankietowanych stwierdziło, że kupują komputery przemysłowe opierając się na opiniach znajomych. Wprawdzie dla 54% respondentów opinia taka jest ważna, jednak kompetencja i uprzejmość sprzedawcy (istotna dla 60%, zaś bardzo istotna dla 18% respondentów) są w stanie ? jak widać ? zdziałać cuda.

Wykres 6. Wyniki wskazują, że dla fachowców liczące się źródła informacji to przede wszystkim Internet i czasopisma fachowe. (Wyniki opracowane na podstawie odpowiedzi aż 160 respondentów). 

Co ciekawe, na jednym z dalszych miejsc podczas podejmowania decyzji na temat wyboru systemu sterowania stoi cena. Zbigniew Piątek, dyrektor generalny Beckhoff Automation tłumaczy, że koszty komputerów przemysłowych, szczególnie komputerów typu ?embedded PC?, nie różnią się od cen aktualnie dostępnych na rynku sterowników PLC.

? Jednocześnie rosnące potrzeby użytkowników wraz z rosnącą niezawodnością komputerów przemysłowych sprawiają, że nie ma racjonalnych przesłanek do unikania ich stosowania zamiast tradycyjnych PLC ? dodaje Zbigniew Piątek.

Z naszych danych nie wynika wprost, czy w opinii użytkowników ceny komputerów przemysłowych zrównały się z kosztami zakupu sterowników. Z jednej strony co piąty ankietowany na pytanie o rezygnację z inwestycji w technologię IPC wskazuje brak środków finansowych. Wcale nie musi to jednak oznaczać, że maszyny te są za drogie i w zamian zdecydowano się na kupno PLC. Uzyskane wyniki mogą równie dobrze oznaczać, że firma po prostu nie ma środków na inwestycje.

Przy okazji badania przyjrzeliśmysię, jak użytkownicy oceniają swoją dotychczasową współpracę z firmami oferującymi komputery przemysłowe w Polsce. Okazuje się, że 96% naszych respondentów jest zadowolonych lub bardzo zadowolonych z dotychczasowej współpracy z dostawcą. Zaledwie 3% deklaruje swoje niezadowolenie, a jedynie 1% zapewnia, że w przyszłości z pewnością zmieni swojego dostawcę systemów sterowania.

Prezentowane na wykresie 5. wyniki świadczą o tym, że dostawcy systemów sterowania w Polsce zasługują w oczach nas ? potencjalnych klientów ? na ocenę bardzodobrą.

Inwestycja, która się opłaca

Pomimo tego, że rozwiązania komputerowych systemów sterowania są ciągle jeszcze droższe od prostych sterowników PLC, to część firm zdecydowało się na tego typu rozwiązania. Prawie czterdzieści zakładów, których pracownicy wzięli udział w naszym badaniu, zainwestowało w minionych dwunastu miesiącach w technologię IPC. Zdecydowana większość z nich twierdzi, że pieniądze wydane na zakup komputerów przemysłowych zostały dobrze ulokowane. To dobry znak dla tego segmentu rynku.

Nic więc dziwnego, że dostawcy komputerów przemysłowych zanotowali średnio 30% wzrost sprzedaży tych urządzeń. W ubiegłym roku ich szacunkowa sprzedaż sięgnęła 20 tys. sztuk, począwszy od prostych jednopłytkowych po zaawansowane komputery panelowe z zintegrowanymi panelami wizualizacyjnymi. Komputery przemysłowe stosowane są w wielu branżach (patrz wykres 7.) i wiele wskazuje na to, że ich przyszłość rysuje się dość dobrze. Co ważne, nie musi to wcale oznaczać kresu sterowników PLC. Jerzy Kostro (autor książki ?Elementy, urządzenia i układy automatyki?, na której wychowało się w naszym kraju wiele pokoleń techników automatyków) uważa za fałszywe przeciwstawianie komputerów ?PC-based? sterownikom PLC.

? One doskonale uzupełniają się, a coraz częściej sterownik jest implementowany w komputerze PC. Uważam, że takie hybrydy mają największą przyszłość. Sterowniki PLC są wygodniejsze w warstwie komunikacji z obiektem, zaś PC w warstwie wymagającej obliczeń, komunikacji z operatorem i dokumentacji ? dodaje Jerzy Kostro.

Wykres 7. Motoryzacja, a także przemysł maszynowy i chemiczny to jak dotychczas najlepsze branże dla dostawców urządzeń IPC 

Takie są właśnie współczesne komputery przemysłowe ? boimy się im powierzyć całość sterowania naszymi procesami ? stosujemy na razie jedynie do analizy, wizualizacji danych, budowy interfejsów HMI/SCADA i złożonych obliczeń. Są rzeczywiście jeszcze zbyt ?młode? technologicznie, aby potwierdziła się ich niezawodność. Z czasem z pewnością ulegnie to zmianie.

PRODUKTY

ASTOR ? komputery z ekranem dotykowym Wonderware

Przemysłowe komputery panelowe z ekranem dotykowym firmy Wonderware są połączeniem w pełni funkcjonalnego komputera z pakietem wizualizacyjnym InTouch ? stosowanym na całym świecie systemem wizualizacji procesów przemysłowych. Komputery przeznaczone są do użytku w trudnych warunkach przemysłowych, zachowują otwartą, modularną strukturę, co skutkuje elastycznością i wygodą użytkowania. Atutami takiego rozwiązania są możliwości zastosowania jednego oprogramowania do obsługi wszystkich urządzeń na terenie przedsiębiorstwa. Komputery panelowe z ekranem dotykowym mają korzystną cenę, dostępne są w wersji z systemem operacyjnym Microsoft Windows XP Professional. Mają wbudowany system monitorowania i diagnostyki systemu. Dostępne są w wersji z obudową aluminiową lub ze stali nierdzewnej.

ASTOR

www.astor.com.pl 

Komputery przemysłowe XS firmy ESA

W ofercie SABUR pojawiły się komputery przemysłowe XS firmyESA. Urządzenia łączą funkcjonalność PC z niezawodnością i oszczędnością energii terminali operatorskich. Ich architekturę opracowano pod kątem warunków przemysłowych ? zastosowano energooszczędne i niewymagające chłodzenia procesory, a dyski twarde zastąpiono pamięcią Flash odporną na wstrząsy (do 2 GB).

W opcji dostępne są także dyski twarde o pojemności do 40 GB. Maszyny z serii XS wyposażone są w kolorowe ekrany dotykowe o przekątnych 10,4", 12,1" i 15". Dostępne interfejsy komunikacyjne to: RS 232, LPT, USB, PS/2, slot PCI, Ethernet, wyjście Video CRT. Komputery XS oferowane są z procesorami Intel Celeron do 1,6 GHz, pamięcią RAM do 512 MB i systemem Windows XP Embedded.

SABUR

www.sabur.com.pl

<//strong></><//>

OT1000 ? nowa rodzina IPC

OT1000 to rodzina komputerów panelowych Embedded firmy ASEM. Dzięki zabudowie procesora bezpośrednio na płycie głównej (funkcję dysku twardego pełni pamięć Flash) OT1000 są wstrząsoodporne, energooszczędne i nie wymagają systemu chłodzenia. Również aluminiowy panel frontowy o stopniu ochrony IP65 predysponuje je do zastosowań w surowych warunkach przemysłowych. Kasetowa budowa umożliwia umieszczenie urządzenia w ścianie lub szafie. OT1000 wyposażone są w dotykowe ekrany o przekątnych od 8,4" do 15". Na front wyprowadzono 4 klawisze funkcyjne i gniazdo USB zabezpieczone gumową zaślepką, umożliwiające wygodne podłączenie urządzeń peryferyjnych. Klient może wybrać konfigurację sprzętową urządzenia dopasowując je do indywidualnych potrzeb. Dystrybutorem OT1000 w Polsce jest SABUR.

SABUR

www.sabur.com.pl 

 APC620 ? nowa generacja komputerów przemysłowych B&R