Sterowniki w technologii Embedded-PC jako alternatywa dla klasycznych rozwiązań PLC

Rozwój technologii komputerowych oraz internetowych zbliża tak odrębne do tej pory płaszczyzny systemów sterowania oraz IT. Z kolei szeroko stosowane do tej pory sterowniki PLC nie zawsze nadają się do każdego zadania w automatyce. Bardziej rozbudowane programowalne sterowniki automatyki czy też Embedded PC pozwalają znacznie zwiększyć funkcjonalność systemu sterowania, a jednocześnie – paradoksalnie – zmniejszyć koszt stworzenia instalacji.
Komputery typu Embedded PC stanowią z roku na rok coraz bardziej interesującą alternatywę dla typowych sterowników programowalnych (PLC). Jeszcze do niedawna traktowane przez automatyków jako rozwiązania pionierskie, dziś włączane są do ofert przez najbardziej konserwatywnych graczy na rynku automatyki przemysłowej. I wcale nie jest to działanie na zasadzie me-too product (a zatem kopiowanie posunięć konkurencji w obawie przed utratą części rynku), ale odpowiedź na rosnące wymagania użytkowników współczesnych systemów sterowania i automatyzacji. 
Jednocześnie stale rośnie pole zastosowań tego typu urządzeń. Począwszy od prostych układów maszynowych, w których dotychczas stosowane były proste nanosterowniki aż po automatykę procesową, która uprzednio była zarezerwowana dla dużych systemów DCS. 
Systemy embedded skutecznie wypełniają lukę pomiędzy prostymi układami PLC a rozbudowanymi systemami rozproszonymi. Jednocześnie często przejmują funkcje obu tych przeciwstawnych rozwiązań.
Zminiaturyzowany komputer IPC 
Komputery typu embedded zwykle przypominają z zewnątrz klasyczne rozwiązania sterowników programowalnych. Jednak w środku kryją funkcjonalność i cechy charakterystyczne dla dużych komputerów przemysłowych. Mocowanie na szynie DIN sprawia, że do złudzenia przypominają one PLC. Podstawowy system wykorzystuje tylko te moduły i interfejsy, które są wymagane do realizacji danego zadania. Komputer pracujący w trybie hieadless nie potrzebuje na przykład klawiatury i monitora. Bardziej rozbudowane wersje są wyposażone w typowe dla PC magistrale i interfejsy, jak np.: USB, DVI, VGA, Audio-Video. 
Sercem każdego układu embedded jest oczywiście procesor. Gama spotykanych procesorów jest tu dosyć szeroka – od prostych i tanich procesorów taktowanych zegarami 128/266MHz po najnowsze rozwiązania wykorzystujące procesory Intel Atom 1,6 GHz. Oczywiście standardem jest już minimum jedna karta sieciowa Ethernet, a coraz częściej dwa lub więcej interfejsy sieciowe – często wykorzystujące WLAN lub Bluetooth. 
System operacyjny 
Systemy embedded PC pracujezwykle pod kontrolą popularnych systemów operacyjnych, jak: Linux, Windows CE czy Windows XP. Zdarzają się też rozwiązania wykorzystujące dedykowany system operacyjny. Tu jednak kończy się uniwersalność, tak charakterystyczna dla całego świata IT. Możliwość wykorzystywania i prostej integracji dowolnych programów dostępnych dla „większych braci” typu desktop PC jest bowiem dzisiaj niezastąpiona. 
Wykorzystanie programów typu SCADA czy serwerów baz danych bezpośrednio w samej jednostce CPU zwiększa znacznie możliwości wykorzystania takiego „sterownika” w praktyce. System operacyjny jest zwykle umieszczony na wewnętrznej pamięci flash lub na pamięciach zewnętrznych typu Compact Flash. Stały rozwój tych technologii sprawia, że zanika konieczność wykorzystania dodatkowej pamięci masowej typu HDD. Z kolei zastosowanie wymienionych wyżej energooszczędnych procesorów nie wymaga stosowania aktywnego chłodzenia CPU. Kolejny argument przemawiający dotychczas na korzyść sterowników PLC, jako układów pozbawionych jakichkolwiek części ruchomych, został więc pokonany.
Komputery typu embedded PC oferują szeroki wachlarz możliwości. Mogą być stosowane zarówno w prostych, jak też skomplikowanych zadaniach automatyki oraz w aplikacjach napędowych motion control. Dzięki temu że są bardziej wszechstronne od prostych sterowników PLC oraz tańsze od komputerów typu Industrial PC, znajdą na pewno zastosowanie w wielu zadaniach sterowania procesami technologicznymi i maszynami.
Jednym z pionierów w dziedzinie systemów embedded była firma Beckhoff. W 2003 roku jeden z raportów ARC Advisory Group stwierdzał: „innowacyjne produkty, takie jak CX1000 firmy Beckhoff, są dowodem, że dni klasycznych, jednofunkcyjnych sterowników PLC są policzone, a skalowalne rozwiązania typu PC-based stają się rzeczywistością”. Dziś większość firm z branży ma takie rozwiązania w swojej ofercie. 
Zbigniew Piątek, dyrektor generalny Beckhoff Polska
Artykuły z cyklu Akademia Robotechu powstają w oparciu o tematykę seminarium, które odbyło się na IV Międzynarodowych Targach Produkcji i Technologii PROTECH ’08. Kolejny Robotech odbędzie się podczas kolejnej wystawy – 18-19 listopada 2009 roku – we wrocławskiej Hali Ludowej – Hali Stulecia. Szczegółowe informacje znajdują się pod adresem: www.targi-protech.pl.