Основні тенденції розвитку систем автоматизації у 2017 році
Багато великих компаній розширюються і збільшують обсяги виробництва. У цьому їм активно допомагає автоматизація технологічних процесів та робототехніка, які все частіше використовуються не лише на гігантських фабриках/заводах, а й на дрібніших підприємствах. Це дозволяє значно збільшити швидкість розробки та виготовлення продукції. Чим вищий рівень автоматизації – тим вищий рівень виробництва. Тож які ж ключові технології стоятимуть на чолі систем автоматизації та робототехніки? Можна виділити чотири основні параметри - модульність, гнучкість, програмованість, пов'язаність. У цій статті ми намагатимемося розглянути, як деякі компанії реалізують ці тенденції.
Модульність
Перша тенденція, винайдена відносно нещодавно і постійно вдосконалюється - модульність. Дорогі спеціалізовані машини мають високу вартість, тому вони виготовляються на замовлення, маючи при цьому досить складні та багатофункціональні системи управління. Саме тут модульність дозволяє знизити витрати, дозволяючи вибрати тільки обладнання, яке необхідне для нормальної функціональності механізму. У міру розвитку систем автоматизації та внесення змін до функціоналу, невеликі компоненти можуть замінюватись з метою підвищення економічної ефективності та інтеграції нових технологій.
Модульність дуже хороша для внесення змін та модернізації АСУ, але має деякі недоліки, такі як проблеми із вологоізоляцією. Наявність одного постачальника апаратного та програмного забезпечення допомагає оптимізувати деякі процеси. Системи управління повинні ґрунтуватися на міжнародних стандартах з цілого ряду причин. Якщо обладнання не здатнезабезпечити гнучкість оновлення та зміни, то такий тип пристроїв може принести компанії великі проблеми у майбутньому. Багато хто знаходить переваги в обладнанні з відкритим вихідним кодом мережевих протоколів та протоколів безпеки. Також має бути передбачено можливість створення об'єднаних систем для обладнання різних виробників, що може вимагати перепрограмування на нижньому рівні. Програма може бути змінена, програми безпеки перевірені ще раз, і, можливо, перепрограмовані.
B & R Industrial Automation є одним із багатьох постачальників промислового управління за допомогою стандарту зв'язку OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture). На минулорічній виставці Hannover Messe, B & R оголосила про створення першого у світі польового пристрою для OPC UA. Контролер системної шини X20 I/O дозволяє OPC UA підключати вимірювальний шар (датчики) до планування (Enterprise Resource Planning (ERP)) без будь-яких додаткових інтерфейсів.
Інтеграція механізмів мережної безпеки може запропонувати виробничі переваги. Наприклад, у разі виникнення несправності виробнича машина або лінія зможе працювати, і в цей же час вестимуться ремонтні роботи. B & R також пропонує мережевий стандарт безпеки, розроблений через Ethernet POWERLINK Standardization group, openSAFETY, доступний як протокол з відкритим вихідним кодом.
У той час, як модульність більш застосовна до фізичних пристроїв, гнучкість більше відноситься до програмного забезпечення. Сучасне обладнання автоматизованих систем потребує дедалі більше програмного забезпечення. Гнучкість часто використовується для швидкості та простоти зміни програмного забезпечення за рахуноквикористання кількох мов, джерел відкритого вихідного коду, а також для забезпечення зв'язку з будь-яким програмним продуктом, що використовується в обладнанні.
Після встановлення апаратного обладнання, нехай навіть модульного, його заміна – процес значно складніший, ніж програмного забезпечення. Можна сміливо стверджувати, що з моменту створення програмованого логічного контролера ПЛК почався рух у бік програмно-керованих систем. З переходом більш високорівневі мови програмування ця тенденція посилилася. Програмне керування може запропонувати такі переваги, як дистанційне керування та діагностика системи. Також воно здатне значно прискорити та спростити розвиток промислових інтернет речей IIoT. Взаємодія з механізмами, що виконують, за допомогою програмного забезпечення пропонує більше зв'язків. Фахівці можуть вводити команди, дивитися та аналізувати графіки, використовуючи сенсорні панелі як людино-машинний інтерфейс.
Апаратні засоби не можуть бути замінені, але тенденція до покращення та заміни деяких модулів продовжує наростати. Існує загальна точка дотику, як в апаратному, так і в програмному забезпеченні, а саме відкритий вихідний код програм. Наприклад, Bosch Rexroth використовує комбінацію ПЛК та сучасних інформаційних технологій для забезпечення гнучких програмних рішень. Викликається Open Core Interface, який відкриває програмне забезпечення і прошивку, щоб дозволити користувачам використовувати будь-яку мову програмування. Прошивка - це програма, яка вбудовується в апаратне забезпечення, і яку дуже складно, а іноді й неможливо змінити. Але з тенденцією поширення відкритого коду питання змін у цьому середовищі є питанням часу.Технологічне обладнання сьогодні має йти в ногу з новинками ІТ рішень у галузі автоматизації.
Гнучкість програмного забезпечення має дуже важливе значення. Навіть якщо щось працює не так, або є необхідність у регулярних оновленнях, гнучке відкрите програмне забезпечення може виправити більшість проблем швидко і недорого. Відкриваючи все, щоб ядро могло використовувати кілька високорівневих мов, ми рухаємось у бік апаратних засобів, які здатні принести новий підхід до світу програмування автоматизації автоматизації.
Програмованість
Багато інженерів механіки та електромеханіки не вміють програмувати високорівневими мовами програмування. З появою ПЛК на початку 1970-х років виникла потреба у їх програмуванні. Для спрощення цього завдання виникли такі мови як РКС (мова релейно-контакторних схем або LAD англійською). Ця мова популярна і досі. Однак ситуація починає потихеньку змінюватися. Це з найбільшою еволюцією середовищ розробки, і навіть зростанням популярності професії програміста. Багато випускників ВНЗ поняття не мають мови РКС, а великі компанії воліють використовувати високорівневі мови типу С#, C++, Java і так далі.
Релейна логіка вже встояла і є «кістком» автоматизації, проте деякі розробники стверджують, що останнім часом її вплив зменшується і майданчик починають займати інші мови. Це може істотно вплинути на підхід до проектування та реалізації автоматизованих систем. Для того, щоб йти в ногу зі зростанням можливостей електронних систем, інженерам електронікам/електромеханікам просто необхідно почати вивчати програмування. Багато практикуючих розробників рекомендуютьдетальніше розглядати високорівневі мови в інститутах під час підготовки фахівців.
Компаніям, які виробляють власне електрообладнання, варто задуматися про створення власних стандартів для свого програмного забезпечення. Це з необхідністю вести розробку однією чи кількох узгоджених високорівневих мовами. Це дозволить уникнути плутанини та несумісності у майбутньому. Також компаніям слід більше інвестувати у освіту своїх співробітників.
Якщо ви вже працює інженер, вивчення програмування може виявитися нелегким завданням. Почніть із мінімуму. В інтернеті існує безліч ресурсів для вивчення програмування, починаючи від відеоуроків для новачків, і до спеціалізованих форумів, де обговорюються конкретні питання щодо вирішення конкретних завдань.
Якщо у вашій компанії існує ІТ-відділ – зверніться до них. Практикуючі програмісти можуть допомогти вам на початковому етапі з визначенням мови, з якої потрібно розпочинати навчання. Якщо такої можливості немає, можна почати вивчення з найпопулярніших мов, таких як Java, C# або C++. Вам не обов'язково стає професійним програмістом. Знання основ та наявність невеликої практики «кодингу» може значно підвищити ваш професійний рівень та покращити розуміння роботи багатьох сучасних електронних продуктів.
Пов'язаність
Навіть приблизне розуміння програмування дасть вам уявлення про те, як працює багато пристроїв, а також розуміння того, як вони взаємодіють між собою за допомогою різних протоколів та мереж. У міру розширення використання Інтернету речей IoT використовуються такі мови, як HTML для веб-додатків.
Rockwell Automation є провідним гравцем у ційтенденції. Вони пропонують підключення для своїх контролерів та перетворювачів частоти, які надають можливість операторам отримати глибші уявлення про діяльність виробничої системи. Електроприводи, які надають розширені діагностичні можливості і можуть оцінювати термін служби компонентів електроприводу, таких як вентилятори, контакти реле, конденсатори і силові напівпровідникові компоненти (транзистори або тиристори), а також дозволяє вести активний контроль параметрів, таких як температура і час роботи системи електродвигун -виконавчий орган, задля забезпечення превентивних заходів у разі потреби.
Підтримка мікроконтролерами високорівневих мов програмування, крім зручності підключення, представляє ще одну можливість – здатність обробки більшої кількості додатків та осей рухів.
"Зв'язок все більше просувається у напрямку Ethernet, бездротових мереж і відкритої комунікаційної платформи", - говорить Грег Гернерт, менеджер з контролерів Logix в Rockwell Automation. «Відкриті платформи поєднують різні системи, які спільно використовують інформацію. Це важливо для переміщення даних у процесор, потім у виробничу систему виконання (англ. MES), потім у систему планування управління підприємством (ERP). У такому разі у вас є вся інформація про підприємство».
Пропозиція більшої кількості відкритого вихідного коду в модульності, гнучкості та зв'язаності може додати більше нових функцій та підвищити продуктивність, але не варто забувати і подальший розвиток. Існує багато розмов про пропускну спроможність у майбутньому, існують технології, які здатні забезпечити високу смугу пропускання, наприклад Rockwell Automation з 1 гігабітнимиEthernet портами у нових контролерах Logix. Також потрібно знати пріоритетність сигналів.
Наприклад, інформація з датчиків температури цілком може оброблятися локально і немає жодної необхідності відправляти її в хмару. Для отримання додаткової інформації, яка буде надіслана в хмару, важливим є час, за який вона може бути отримана. Якщо інформація не має великої важливості для роботи системи, вона може оновлюватися, наприклад, раз на годину (залежить від механізму), і немає жодної необхідності в її оновленні кожну секунду. Це розуміння допоможе чітко визначити смугу пропускання та сприяє покращенню обробки даних.
Розвиток сучасних систем автоматичного управління не зупиняється, а навпаки, збільшує оберти. Модульність, гнучкість, програмованість та пов'язаність – майбутнє автоматизації. Сучасним інженерам вже недостатньо вивчати лише профільні предмети (електроніку, механіку, електротехніку тощо), їм необхідно вивчати програмування. Розуміння протоколів зв'язку та безпеки, а також знання хоча б на рівні рівня високорівневих мов програмування допоможе інженерам краще розуміти і використовувати властивості і можливості сучасних електронних пристроїв.