Szósty z serii ośmiu artykułów – „Kupuj z głową”. Artykuł zwraca uwagę na najistotniejsze aspekty zakupu modelu sterownika PLC: najważniejsze właściwości produktu, główne różnice między produktami dostępnymi na rynku, przedziały cenowe – jak również na korelację ceny i właściwości produktu. Dodatkowo, dość istotne są inne czynniki, które mogą wpłynąć na decyzje potencjalnego kupca.
Decydując się na zakup programowalnych sterowników logicznych (PLC), dobrze jest wziąć pod uwagę dwa czynniki – technologię TLC, związaną z obsługą zaawansowanych układów elektronicznych (ang. Technology Learning Communication) oraz język programowania, używany podczas projektowania aplikacji sterowania.
Sterownik PLC to swego rodzaju komputer, dlatego też czynnikiem związanym z ewentualnymi kosztami jego eksploatacji jest rozwój, modyfikacja aplikacji programowej – koszty te zwykle pojawiają się tuż po wyborze konkretnego sprzętu. W związku z tym zmiana aplikacji może pochłonąć sporo czasu i pieniędzy, a czynniki takie, jak: koszt narzędzi programowych, talent i umiejętności programisty oraz czas projektowania i realizacji, należy zawczasu brać pod uwagę – istotne są tutaj możliwości techniczne samego sprzętu – szybkość procesora, ilość wejść i wyjść sygnałowych.
Liczba i rodzaj wejść / wyjść procesowych bardzo wpływa na poziom cen sterowników PLC; sterowniki z większą ilością wejść analogowych kosztują więcej aniżeli jedynie z wejściami cyfrowymi. Przykładowo, sterownik z czterema wejściami analogowymi może kosztować nieco ponad 1 500 zł, podczas gdy inny, z ośmioma wejściami cyfrowymi tylko około 400 zł. Cena procesorów waha się od 300 zł do nawet 30 000 zł, zależnie od ich szybkości, wewnętrznej pamięci oraz dostępności innych dodatkowych funkcji. Cena całego systemu sterowników PLC jest więc determinowana przez różne kombinacje wspomnianych elementów – zależnie od konkretnej aplikacji, jaką mają one obsługiwać.
Programowanie
W zależności od rodzaju i producenta sterowników PLC, zastosowanie ma pięć standardowych języków, opisanych w normie IEC 61131-3. Istnieje również kilka firmowych języków programowania, przy czym część z nich jest szerzej rozpowszechniona. Ze względu na dużą ilość możliwych języków programowania istotne jest, aby personel obsługujący konkretne sterowniki wykazywał się dobrą znajomością przynajmniej jednego z nich. Według Jaffa Payne, menedżera produkcji sterowników PLC, układów We/Wy i sterowników PC w firmie AutomationDirect „jeżeli inżynier ma praktykę i sprawnie programuje w języku np. X, to będzie bardzo produktywny w momencie konieczności rozbudowy czy rekonfiguracji systemu sterowników.
Ze względu jednak na fakt, że technologia nie stoi w miejscu i podlega ciągłym przemianom, może okazać się, iż jeden ze stosowanych dziś powszechnie języków za jakiś czas wyjdzie z użycia. W rezultacie dość istotne jest, aby znać więcej aniżeli jeden z języków programowania PLC.
Jedyną drogą do zapoznania się z wieloma językami programowania PLC jest posiadanie jednego, zwartego środowiska programistycznego, wspierającego kilka standardów języków programowania – przynajmniej kilka z zawartych we wspomnianej już normie IEC. Takie rozwiązanie wydaje się bardzo wygodne – połączenie w ramach jednolitego środowiska narzędzi programistycznych i uruchomieniowych (służących diagnostyce projektowanej aplikacji).
Zróżnicowane środowiska projektowania aplikacji programowych stanowią o istotnej różnicy pomiędzy dostawcami tych samych sterowników PLC, szczególnie jeżeli niektórzy z nich, dysponujący bogatszym i większym doświadczeniem integratorsko-programistycznym, oferują prostsze aplikacje, rozwiązujące podobne problemy.
Warto zauważyć, iż pełna kompatybilność systemów sterowników PLC, gdzie kod programu może być swobodnie przenoszony pomiędzy różnymi językami programowania, nie zawsze jest obrazem realnym. Należy bowiem wiedzieć, że dostawcy urządzeń często wprowadzają w oprogramowaniu różne zmiany, dodatki itp., które, jak twierdzą, pozwalają ich sterownikom na uzyskanie funkcjonalnej przewagi nad konkurencją. W konsekwencji może to oznaczać, iż przesłanie informacji pomiędzy sterownikami od różnych dostawców nie jest tak proste, jak to wynika z założeń normy IEC 61131.
Zmiany sprzętowe
Spoglądając na rynek sterowników PLC od strony sprzętowej, warto pamiętać, iż znajduje się on obecnie w momencie zwrotnym. Zwrot ten nie jest jednak tak gwałtowny, jak w przypadku komputerów PC – głównie dlatego, że technologia PLC pozostaje bardziej konserwatywna, z mniejszą możliwością aktualizacji, aniżeli ma to miejsce np. w programowych aplikacjach biurowych.
Nie zmienia to jednak faktu, że technologia PLC zmienia się wciąż w dość szybko. Dlatego też ważne jest przeanalizowanie możliwości rozbudowy / rekonfiguracji sterownika PLC – np. możliwość zmiany w przyszłości jednego modelu procesora na inny. Jeszcze inna kwestia, jaką należy wziąć pod uwagę to zdolność dostawcy sprzętu do dostarczenia niezbędnych uaktualnień systemu lub udostępnienia źródła w Internecie, skąd uaktualnienia takie mogą być pobrane. Jeżeli stosowany język programowania należy do standardu otwartego (lub do jednego z powszechnie używanych), uaktualnienie systemu może wymagać jedynie zmiany części sprzętu oraz niewielkich zmian w kodzie aplikacji (programie). Należy mieć pewność co do możliwości wykonania tych procedur w razie potrzeby.
Szybkość procesu sterowania jest czynnikiem, ściśle związanym z koniecznymi do poniesienia nakładami finansowymi. Czas skanowania – sprawdzenia stanu wszystkich podpiętych do sterownika urządzeń – może zająć kilka milisekund. Im większa ilość przyłączonych urządzeń, tym dłuższy czas skanowania. Czas realizacji funkcji sterownia jest szczególnie istotny w aplikacjach z urządzeniami pozostającymi w ciągłym ruchu: silnikami, maszynami przemysłu tekstylnego, maszynami produkcji elementów plastikowych itp. W tego typu przypadkach opłacalne jest wyłożenie większych pieniędzy na zakup szybko działających sterowników (z szybkim procesorem).
– Powodem naszej światowej sławy jest fakt, iż posiadamy w ofercie najszybsze sterowniki PLC na świecie, z czasem skanowania rzędu 20 mikrosekund” – podaje Craig LaRose, menedżer rynku rozwiązań sieciowych firmy Yokogawa. – Szybkość ta jednak kosztuje – sterownik z najtańszym szybkim procesorem to wydatek rzędu kilkuset dolarów. Jednak, jeżeli duża szybkość jest wymagana przez aplikację, pieniądze te na pewno nie będą zmarnowane.
Realizacja połączeń
System sterowania opierający się na sterownikach PLC, posługuje się dwoma podstawowymi typami połączeń sieciowych – jeden z nich to połączenia na poziomie sieci przemysłowej (lokalnej), drugi to połączeniepoziomu produkcyjnego, sieci przemysłowej z siecią zarządzania, biznesową w przedsiębiorstwie. Dla tej ostatniej standardem komunikacji jest zazwyczaj Ethernet. Dlatego też, jeżeli to tylko możliwe, sterowniki powinny mieć wbudowane interfejsy do obu tych poziomów sieci komunikacyjnych. Inny istotny element to możliwość obsługi ekranów interfejsu użytkownika (ang. Human Machine Interface). W systemach sterowania z tzw. średniej półki, szczególnie w tych ze sterownikami zawierającymi procesory za kilkaset dolarów, interfejsy takie są już jednym ze standardowych elementów, podobnie jak zaimplementowane języki programowania wyższego poziomu. Inny popularny rodzaj interfejsu użytkownika, bazujący na dostępie przez serwer Web, pozwala na kontrolę i ustawianie parametrów sterowników PLC z oddalonych stacji operatorskich, realizowanych z użyciem PC lub urządzeń mobilnych (telefonu komórkowego, laptopa itp.).
Jeżeli chodzi o kwestię połączenia z siecią przemysłową czy też innymi miejscami, gdzie mogą być zainstalowane sterowniki lub czujniki, ważnym czynnikiem jest liczba niezbędnych połączeń miedzy sterownikami PLC. Najprościej mówiąc, sterowniki PLC muszą mieć możliwość obsługi minimalnej, niezbędnej liczby wejść / wyjść sygnałowych, wymaganych dla danej aplikacji. Należy również przewidzieć pewien zapas, dla ewentualnej rozbudowy systemu w przyszłości. Dodanie nowych układów We/Wy zwykle wiąże się z kosztami, których można uniknąć w przyszłości, odpowiednio planując zakup sterowników.
Sterowniki PLC stosowane w niektórych aplikacjach mogą wymagać specjalnych certyfikatów czy zezwoleń – np. w zastosowaniach w systemach zabezpieczeń na statkach czy w przemyśle naftowym.
ce
Artykuł pod redakcją Andrzeja Ożadowicza
i Krzysztofa Pietrusewicza
Kluczowe zagadnienia związane ze sterownikami PLC:
-
ilość wejść i wyjść oraz rodzaj połączeń: sprężynowe, śrubowe,
-
oprogramowanie,
-
języki programowania (pięć języków normy IEC 61131-3),
-
narzędzia programowe,
-
otwartość platformy programowej,
-
jednostka centralna (procesor),
-
skalowalność, możliwości zmian, przebudowy sprzętu,
-
szybkość działania,
-
osiągi,
-
gwarancja.