Czego potrzebuję w mojej aplikacji systemu sterowania? Prostego sterownika PLC, kontrolera PAC, a może komputera przemysłowego (IPC)? Czy współcześnie sterowniki PLC ewoluowały w kierunku PAC czy IPC? Jakkolwiek byśmy ich nie nazwali, najważniejsze jest, aby umiejętnie dopasować narzędzia sprzętowe i programowe do wymagań naszej aplikacji.
Podczas podejmowania decyzji na temat rodzaju sterownika do aplikacji systemu sterowania stajemy często przed pytaniem: prostota i odporność, otwartość i funkcjonalność? Co jest dla mnie ważniejsze? W nauce taki dylemat określany jest nieoznaczonością, jednak w automatyzacji procesów inżynier powinien doskonale zdawać sobie sprawę z tego, co jest najważniejsze w aplikacji, której sterowanie projektuje ? nieważne zatem, jak będzie się nazywać urządzenie, które zastosuje.
W 2001 roku Craig Resnick, analityk z firmy ARC Advisory Group, zaproponował nową nazwę nowoczesnych sterowników PAC (ang. Programmable Automation Controller ? programowalny sterownik automatyki), jakie w tamtym okresie pojawiły się na rynku, stanowiąc innowacyjną alternatywę dla istniejących rozwiązań. Dostawcy automatyki korzystają z akronimu PAC celem odróżnienia nowej klasy produktów od klasycznych sterowników PLC, dostępnych na rynku.
Różnorodność cech powoduje, że trudno jest jednoznacznie zaklasyfikować urządzenie do produktów PLC lub PAC. Nawet prosty sterownik PLC może być zaprogramowany przy użyciu narzędzia generującego kod wprost ze schematów środowiska Matlab/Simulink. Ten sam sterownik dzięki interfejsowi kart CF o pojemnościach do 32 GB może pełnić funkcję urządzenia do akwizycji danych i jednoczesnej diagnostyki maszyny.Dzięki technologii wirtualizacji może też zostać zmieniony w przenośny system pomiarowy dla każdego niemal procesu przemysłowego.
Definicja jednostki PAC
Programowalny sterownik automatyki charakteryzuje się następującymi cechami, które odróżniają go od sterownika PLC:
- mnogość zastosowań: systemy logiczne, sterowanie napędami i procesami ciągłymi w ramach jednej platformy sprzętowej,
- wspólna globalna baza zmiennych o łatwym dostępie z poziomu każdego zadania w ramach platformy,
- jedno środowisko programistyczne do wszystkich zadań sterowania,
- otwarta modułowa architektura, dzięki której inżynier korzysta tylko z tych modułów, których potrzebuje,
- dostępność wielu standardów komunikacji (od asynchronicznych do deterministycznych) i wielu języków programowania (zgodnych z normą IEC 61131-3, a także wysokiego poziomu) ? inżynier ma po prostu swobodny wybór.
Sterowniki PLC ewoluują i nawet ich producenci nie potrafią wybrać między akronimami PLC i PAC. Wybierają ten ostatni, nawet gdy ich produkty nie mają cech wymienionych powyżej.
Około 2002 roku wiele rodzin sterowników PLC przeszło gruntowną zmianę, w efekcie czego:
- wprowadzono otwarte standardy stero-wania,
- więcej środowisk programistycznych dla PLC jest zgodnych z normą IEC61131, producenci umożliwiają także programowanie w wysokopoziomowych językach spoza normy, takich jak ANSI C, C++ a nawet C#,
- małe sterowniki wyposażone są w dużą ilość pamięci (8 GB i więcej),
- interfejsem do programowania PLC jest w głównej mierze Ethernet TCP/IP,
- architektura programowa PLC bazuje na deterministycznych wielozadaniowych systemach czasu rzeczywistego.
Mnogość i podobieństwo wymienionych cech powoduje, że ciężko jest jednoznacznie stwierdzić, który sterownik jest urządzeniem PAC, a który ?jedynie? PLC. Najprostsza definicja mówi, że PAC jest urządzeniem łączącym elastyczność PC i funkcjonalność z odpornością PLC.
Sterownik PAC to połączenie architektur sprzętowych i programowych jednostek PC i PLC w jednej solidnej obudowie.
Dwa systemy operacyjne
Niektórzy producenci próbują łączyć zalety kilku systemów operacyjnych, oferując produkty pracujące w oparciu o system czasu rzeczywistego i system operacyjny Windows XP. Przykładem jest platforma AR010 firmy Bernecker & Reiner i Twin-CAT PLC firmy Beckhoff.
W trakcie uruchamiania sterowników National Instruments serii PXI można wybrać jeden z systemów operacyjnych, który ma zostać załadowany: system ogólnego użytku (Windows XP lub Windows 7) lub czasu rzeczywistego.
Funkcjonalność, klasyfikacja
Ponieważ funkcjonalność PLC została ? dzięki rozwojowi technologii ? znacznie rozbudowana, definicja tych jednostek musi być odświeżona.
Kolejne narzędzia diagnostyczne są modernizowane, aby były zgodne z systemem operacyjnym Windows 7 w wersji 32-bitowej. System 64-bitowy wciąż nie zyskał popularności. Pierwsze aktualizacje oprogramowania dla Windows 7 ujrzały światło dzienne w połowie 2010 roku. W 2011 roku należy się spodziewać dalszych aktualizacji.
Niektóre z firm pracują nad wersjami sterowników kompatybilnymi z 64-bitową wersją Windows i zapowiadają ich debiut pod koniec bieżącego roku.
Automatyczne generowanie kodu
Ilość narzędzi dla programisty kompatybilnych z językami programowania określonymi w normie IEC61131 nieustannie rośnie. Użytkownicy mogą tworzyć aplikacje nie tylko w języku drabinkowym, ale w zwykle trzech innych językach, w tym w języku tekstu strukturalnego.
Nowe narzędzia programistyczne niosą nową funkcjonalność, taką jak automatyczne generowanie kodu dlasterowników. Dzięki niej użytkownicy zaznajomieni z oprogramowaniem
Matlab/Simulink firmy MathWorks mogą łatwo realizować ideę szybkiego prototypowania. Badanie i rozwój nowych strategii sterowania jest przyczynkiem powstawania nowych produktów. Skrócenie czasu wdrożenia nowego produktu jest powodem stosowania mechatronicznego podejścia do projektowania, znanego również jako projektowanie w oparciu o modele (z ang. model-based control).
Narzędzia do automatycznego generowania kodu wraz z listą sterowników zostały przedstawione w tabeli.
Przyszłość systemów sterowania
W którą stronę ewoluują systemy sterowania? Widocznym trendem jest integracja systemów bezpieczeństwa z systemami sterowania i zdolność do sterowania napędami przez niemal każdy sterownik. Możliwość szybkiego prototypowania układów jest najbardziej ewolucyjną cechą i będzie coraz częściej spotykana. W 2020 roku platformy sterowania będą już całkowicie otwarte, umożliwiając bezproblemową komunikację modułów różnych producentów, być może również na poziomie modułów programistycznych. To może przyspieszyć naturalną ewolucję obiektowych języków i narzędzi do programowania. Sprzęt będzie mieć coraz mniejsze znaczenie, zaś najważniejszy stanie się cel zespołu programistów, jakim jest optymalne rozwiązanie implementowanego zadania sterowania.
CE
