A PLC-k az Industrial 3.0 korszakának termékeiként jelentek meg. A több mint öt évtizedes fejlesztés során a technológia folyamatosan megújult, a termékpaletta pedig folyamatosan bővült. Az ipari termelési rendszereket vezérlő agyként a PLC-k felváltották a korábban nagy teljesítményű berendezések vezérlésére használt reléket. Ez az átállás gyártási helyet takarított meg, csökkentette az energiafogyasztást és csökkentette a berendezések karbantartásával foglalkozó mérnökök munkaterhét.
Jelenleg, amikor az ipari gyártás áttér az Ipar 4.0-ra, a feldolgozóipari vállalkozásoknak átalakításon és korszerűsítésen kell keresztülmenniük. Ez nemcsak a gyártóberendezések automatizálási szintjének növelését jelenti, hanem az internetes technológia integrálását is az ipari vezérlőrendszerekkel. A fogyasztói adatok kihasználásával optimalizálható az ellátási lánc menedzsmentje, és racionalizálható a gyári termelés tervezése. Következésképpen az ipari automatizálásban az "agyként" szolgáló PLC döntő szerepet játszik az ipari átalakulás új hullámában.
A mai PLC-k már nem hagyományos PLC-k
Egyszerűen fogalmazva, a PLC egy ipari vezérlésre szánt számítógép. Programozható memóriát használ az utasítások tárolására, a logika végrehajtására, a sorrendre, az időzítésre és a számítási funkciókra. Analóg vagy digitális I/O modulokon keresztül különféle mechanikai gyártási folyamatokat vezérel. A CPU a PLC agyaként szolgál, felhasználói programokat hajt végre, miközben összesíti, elemzi és feldolgozza a más modulokból gyűjtött információkat.
Az intelligens gyárak átfogó érzékeléssel, optimalizált döntéshozatallal-és precíz végrehajtással rendelkeznek, lehetővé téve az önálló üzletvezetést és gyártási műveleteket. Az intelligens gyártás megvalósításához többfunkciós, nagy teljesítményű ipari vezérlőkre{2}} van szükség. A korábbi ipari környezetben egyetlen berendezéshez, folyamatszegmenshez vagy gyártósorhoz több vezérlőre is szükség lehet,-például egy robotvezérlőt + PLC-t használó ipari robotplatformra vagy egy CNC + PLC-t alkalmazó rugalmas megmunkáló egységre. A jövőbeli intelligens gyáraknak egyetlen „agyra” van szükségük az összes egység irányításához.
Dr. Wei Rong Xiao, a B&R Greater China elnöke egy online előadásában kijelentette, hogy a mai PLC-k már nem hagyományos PLC-k. Rámutatott, hogy a hagyományos PLC-k több feladatot hajtanak végre egymás után, megismételve a ciklust. Ezzel szemben a B&R új generációs PLC-jei, amelyek egy projekten belül több feladaton alapulnak, több feladatszintre osztják a rendszert. Minden feladat egy ciklusnak felel meg, a prioritási szintek a ciklus időtartamának megfelelően vannak beállítva.
Ez azt mutatja, hogy az új PLC-k nem pusztán egyszerű logikai feladatokat hajtanak végre, hanem képesek összetettebb folyamatok kezelésére is a gyártósorokon. Vészhelyzetekben az új generációs PLC-k többfeladatos képességei megakadályozzák a megszakítások kezelését, ellentétben a hagyományos PLC-kkel. Más szóval, a mai ipari termelési rendszerek rendkívül intelligens PLC-t igényelnek „agyként”.
Az iparági szakértők azt is megjegyzik, hogy a modern, nagy{0}} PLC-rendszerek természetüknél fogva terepi buszokon és helyi hálózatokon alapuló elosztott számítástechnikai rendszerek. A felhőalapú elosztott számítástechnikát támogató technológiák alkalmazása az ipari vezérlésben forradalmasítja a rendszerarchitektúrát, a műszaki kereteket, a termékformákat és az alkalmazási módszereket. Ahogy a gyártás az intelligens gyártás felé halad, számos kutatási téma marad a PLC területén.
Milyen PLC felel meg az Ipar 4.0 követelményeinek?
Az Ipar 4.0 hátterében a gyári hálózatok zárt helyi hálózatokból külső entitásokkal összekapcsolt rendszerekké fejlődnek. Következésképpen a PLC-k kommunikációs modelljének is alkalmazkodnia kell. A PLC kommunikációs rendszerek bonyolultabb vezérlőhálózatokat alkothatnak olyan protokollok használatával, mint a Profinet, a CC-Link vagy a DeviceNet. Sok PLC azonban továbbra sem kompatibilis az intelligens gyárakban szükséges vonalkód-leolvasókkal, RFID-olvasókkal, érzékelőkkel és ipari kamerákkal. Az intelligens gyártás az adatgyűjtésen múlik. A gyári adatoknak-beleértve az anyagkezelést és a berendezések felügyeletét- be kell építeni a MES-rendszerekbe, hogy szilárd hardveralapot biztosítsanak a termelés, a logisztika, a raktározás és a marketingmenedzsment átfogó digitalizálásához.
Ez jelentős kihívásokat tár fel az Ipar 4.0-kompatibilis PLC fejlesztésében, amelyek megoldásra várnak a K+F szakemberek részéről.
Először is hatalmas termelési adatokat és egyre bonyolultabb algoritmusokat kell kezelnie. Az intelligens gyártás során a PLC-knek elkerülhetetlenül nagyobb mennyiségű gyártási adatot kell tárolniuk. Egyrészt növekszik a fogyasztói igény a termékek személyre szabása és minősége iránt, ami megköveteli a gyáraktól a gyártási technikák fejlesztését, miközben csökkentik a gyártási költségeket. Következésképpen az alapul szolgáló vezérlőrendszernek hatalmas mennyiségű termelési adatot és logikai kapcsolatot kell feldolgoznia. Másrészt az ilyen adatok kezelése magasabb követelményeket támaszt a PLC hardver mögötti algoritmusokkal szemben. A robusztus algoritmusok fejlesztése eleve jelentős technikai akadályokkal jár.
Másodszor, a programozási szoftver tervezésének támogatásának egyszerűsége kulcsfontosságú. Ahogy nőnek a fogyasztói elvárások a termékek iránt, a gyári gyártás összetettsége elkerülhetetlenül növekszik. A PLC-knek mostantól végre kell hajtaniuk olyan funkciókat, mint a PID-vezérlés, a hálózati kommunikáció, a nagy sebességű{2}számítások, a pozíciószabályozás, az adatnaplózás és a szöveges megjelenítés. Ez azt jelenti, hogy a programozási nehézségek folyamatosan fokozódnak. Ezenkívül a PLC programozási nyelvek a piacon lévő különböző márkák között változnak, ezért a mérnököknek több nyelvet kell elsajátítaniuk. A végfelhasználói beszerzések-szempontjából egy igazán praktikus PLC-termék lehetővé teszi a mérnökök számára, hogy egyszer tanuljanak, és egyetemesen alkalmazzák tudásukat. Ez csökkenti a vállalati költségeket a személyzet képzésében, a műszaki tanácsadásban, a rendszerhibakeresésben és a szoftverkarbantartásban.
Harmadszor, a mérnökök működési szokásainak megértése az adott későbbi alkalmazási forgatókönyvekben. A PLC használata során a felhasználók különbségekkel találkoznak az úgynevezett japán és a német rendszerek között, amelyek mindegyikének megvan a maga erőssége a szoftverprogramozás terén. Mivel a PLC-k szoftvert és hardvert integrálnak, a különböző alkalmazási forgatókönyvek megfelelő szoftverbeállításokat tesznek szükségessé. Ezenkívül a különböző forgatókönyvek eltérő működési szokásokat eredményeznek a mérnökök között. Ezzel szemben a PLC-szállítóknak hozzá kell igazítaniuk az általános PLC-szoftvert, hogy megfeleljenek ezeknek az iparág-specifikus működési preferenciáknak. Szektortól függetlenül a modern gyártási környezetekben a PLC-k szoftverprogramozása egyre inkább előtérbe helyezi az egyszerűséget és a könnyű kezelhetőséget.
Versenyképes helyzet a kínai PLC-piacon
Kína a világ legnagyobb gyártási központjaként természetesen hatalmas PLC-használattal büszkélkedhet. A hazai PLC piacot az európai, amerikai és japán márkák uralják.
Az európai és amerikai márkák közül a Siemens, a Rockwell és a Schneider kiemelkedő. A Siemens a kis-, közép- és nagy{1}}termékek terén jeleskedik, és csak 2016-ban 40,7%-os piaci részesedéssel elsődleges beszállítóvá vált a kínai PLC-piacon. A Rockwell megtartja vezető pozícióját a nagyméretű PLC-szegmensben, 10,1%-os piaci részesedéssel. A Schneider, mint nagy múltú-PLC-szállító, folyamatosan megőrizte mintegy 9%-os piaci részesedését. A japán márkák közül kiemelkedik a Mitsubishi és az Omron. Kihasználva költség{11}}teljesítményarányukat és a piaci csatorna előnyeit, magas szintű versenyképességet tartanak fenn a hazai piacon.
Ezenkívül a tajvani székhelyű Delta{0}} magas költség-teljesítményelőnyével mélyen behatolt az OEM-piacra. A PLC-ket változtatható frekvenciájú hajtásokkal és szervohajtásokkal kombináló integrált megoldások kitartó törekvésével a Delta fenntartotta a piaci eladások gyors növekedését.
A hazai PLC-k fejlesztése közel 40 évre nyúlik vissza. Ez a történet nagyjából három szakaszra osztható: az 1980-as évektől az 1990-es évekig tartó bevezetési időszak, amikor a piacon lévő összes PLC tengerentúli márka volt; az 1990-es évektől 2000-ig tartó -kezdeti szakasz a hazai ipari vezérlővállalatok számára, amikor a hazai PLC márkák kezdtek megjelenni; valamint a hazai PLC márkák fejlesztési szakasza 2000 után.
A hazai márkák kisméretű PLC-kkel kezdték, amelyek alacsonyabb műszaki korlátokkal rendelkeznek, és helyi előnyeiket kihasználva gyors növekedést értek el. Az elmúlt években jelentős betörést értek el a közepes-méretű PLC-piacon.
Következtetés
A PLC-k a gyárautomatizálás és az ipari folyamatirányítás nélkülözhetetlen elemei. Az intelligens gyártás korszakában elkerülhetetlenek a megnövekedett igények a PLC-teljesítményre, ami alapvető újratervezést tesz szükségessé, amely magában foglalja a nagy-teljesítményű vezérlést, az interoperabilitást, a biztonságos kommunikációt, a platformok közötti{2}}működést és a jövőbeli-ellenőrzést. Piaci szempontból a PLC-k csatornakorlátokkal szembesülnek. Az ipari automatizálással foglalkozó cégek egyetlen PLC-termékének piaca jellemzően láthatatlan plafonnal rendelkezik. Példaként a külföldi csúcskategóriás{7}márkákra: Először is használja ki saját erősségeiket a megfelelő belépési pontok azonosításához; másodszor, a vásárlói elismerés megszerzése után fokozatosan fokozza az ipari lánctermékek K+F-jét, egyetlen szállítóból megoldásszállítóvá alakulva; végül kihasználja a technológiai felhalmozódást és a márka előnyeit, hogy átfogó beszállítóvá váljon, amely a középső és felső kategóriás{10}piacokat felöleli.