Evoluția PLC-urilor: o istorie a controlerelor logice programabile și cum să le alegeți sau să le înlocuiți

Plimbați-vă prin aproape orice fabrică mai veche și veți găsi un paradox. O linie încă rulează logica scară scrisă acum cincisprezece sau douăzeci de ani pe un controler care a fost întrerupt de un deceniu, în timp ce celula de lângă ea transmite date către o platformă IIoT pentru întreținere predictivă. Amandoi isi fac treaba. Acel decalaj, așezat unul lângă altul pe același etaj, este într-adevăr povestea modului în care au crescut controlerele logice programabile. Înțelegerea evoluției PLC-urilor nu este doar trivia industrială. Vă spune de ce baza dvs. instalată arată așa cum arată și modelează două decizii cu care se confruntă în cele din urmă fiecare plantă: ce controler să cumpere în continuare și ce să faceți când cel pe care vă bazați ajunge la sfârșitul duratei de viață.

Înainte de PLC-uri: de ce Relay Logic a retras industria

Înainte de PLC, mașinile erau controlate de bănci de relee electromecanice. Logica unui proces, adică atunci când această supapă se deschide și acel motor pornește, trăia în cablarea fizică între sute sau chiar mii de relee găzduite în dulapuri mari.

Această abordare a funcționat, dar a fost fragilă în moduri costisitoare. Schimbarea secvenței de control însemna recablarea manuală a panoului, o lucrare care putea dura zile sau săptămâni în timp ce linia era inactivă. Un singur releu defect sau un fir slăbit ar putea opri producția, iar găsirea defecțiunii într-un labirint de cablaje era o muncă lentă. Dulapurile în sine consumau spațiu pe podea și, după ani de mici modificări, documentația rareori se potrivea cu ceea ce fusese construit de fapt.

Presiunea a ajuns la apogeu în industria auto din SUA. Producătorii de automobile precum General Motors și-au reutilat liniile în fiecare an de model, iar fiecare reutilare a însemnat smulgerea și reconstruirea panourilor de relee la un cost enorm. Până la sfârșitul anilor 1960, acea întrerupere anuală a făcut urgentă căutarea unei alternative reprogramabile. Dorința de bază a fost simplă: păstrați încrederea inginerilor de fiabilitate, dar faceți modificări în software în loc de cupru. Această presiune a condus direct la specificația care a creat primul PLC.

The Birth of the PLC (1968): Modicon 084 și Ladder Logic

În 1968, divizia Hydramatic a General Motors a scris o specificație acum-celebră pentru un înlocuitor în stare solidă-pentru controlul releului. A cerut un dispozitiv robust care să poată fi reprogramat fără recablare, să supraviețuiască unui podea din fabrică și să fie întreținut de electricienii existenți ai fabricii, mai degrabă decât de specialiști în computer.

O mică firmă de inginerie, Bedford Associates, a acceptat provocarea. Răspunsul lor, condus de inginerul Richard „Dick” Morley și colegii săi, a devenit Modicon 084, recunoscut pe scară largă drept primul controler logic programabil. Numele „Modicon” provine de la Modular Digital Controller, iar „084” era pur și simplu numărul de proiect al companiei. Morley este adesea numit părintele PLC-ului pentru această lucrare.

Cea mai importantă decizie din spatele lui 084 nu a fost performanța brută. A fost alegerea metodei de programare. În loc să inventeze un nou limbaj de computer, echipa i-a lăsat pe ingineri să programeze controlerul folosind logica scară, o diagramă care arăta aproape exact ca schema electrică a scării releului pe care electricienii le citeau deja în fiecare zi. Acest lucru a contat enorm. Oamenii care întrețineau aceste mașini erau electricieni, nu programatori și puteau adopta noul controler fără a se reinstrui. Acea alegere unică de design, întâlnirea cu utilizatorii acolo unde erau deja, este un motiv important pentru care PLC-urile s-au răspândit atât de repede și de ce logica ladder rămâne un limbaj de programare dominant mai mult de cincizeci de ani mai târziu. Acesta este, de asemenea, motivul pentru care unele fabrici încă mai rulează programe ladder scrise cu zeci de ani în urmă, un punct la care revenim atunci când discutăm despre înlocuirea hardware-ului moștenit.

Din acea primă ordine conceptul s-a răspândit rapid. Au urmat și alți producători și, în câțiva ani, PLC-ul a trecut de la un singur experiment auto la un instrument standard în toate industriile.

Cum au evoluat PLC-urile, deceniu după deceniu

Odată ce conceptul s-a dovedit a fi el însuși, PLC-urile au evoluat constant și fiecare deceniu a adăugat o capacitate solicitată de industria vremii.

În anii 1970 și începutul anilor 1980, sosirea microprocesorului a fost punctul de cotitură. PLC-urile au devenit mai mici și mai rapide, au câștigat mai multă memorie și au preluat primele porturi de comunicație, care le-au permis controlorilor să vorbească între ei, mai degrabă decât să ruleze izolat.

Anii 1990 au fost despre conectarea în sus, la oameni și plante deasupra mașinii. Interfețele om-mașină (HMI) le-au oferit operatorilor ecrane grafice în loc de lumini indicatoare, iar PLC-urile au început să facă schimb de date cu sistemele de la un-nivel superior. Această perioadă a adus, de asemenea, standardul IEC 61131-3, publicat în 1993, care a definit un set comun de limbaje de programare și a redus blocarea la stilul oricărui singur furnizor.

Anii 2000 au inclus funcții care odată aveau nevoie de hardware separat. Controlul mișcării și, în unele cazuri, viziunea artificială, au devenit caracteristici pe care un singur controler le putea coordona, în timp ce protocoalele bazate pe Ethernet-au făcut sistemele cu mai mulți-furnizatori mult mai ușor de conectat.

Din anii 2010 până astăzi, PLC-ul a devenit un nod într-o rețea mult mai mare. Controlerele se conectează acum la software-ul ERP și MES, alimentează platformele IIoT și acceptă edge computing aproape de mașină. La fel de important, acum trebuie să fie proiectate având în vedere securitatea cibernetică, deoarece un controler din rețea este, de asemenea, un controler expus acestuia.

Dacă doriți să vedeți cum a trecut un producător prin aceleași etape, mergem în continuareEvoluție hardware Omron PLC de peste 50 de aniurmărește acest arc prin linia de produse a unei singure mărci.

PLC-uri moștenite vs moderne: ce s-a schimbat de fapt

Povestea deceniului-cu-deceniu explică cum am ajuns aici. Puse una lângă alta, diferența dintre un PLC moștenit și unul modern se manifestă în cinci dimensiuni și fiecare are o consecință practică pentru oricine deține sistemul.

Linia de securitate merită o notă. Multe PLC-uri vechi au fost proiectate într-o eră în care nu se aștepta niciodată ca un controler să atingă o rețea mai largă. Conectați unul la o rețea modernă de fabrică și poate deveni un punct slab pentru atacatori, care este unul dintre motivele practice pentru care plantele aleg să înlocuiască hardware-ul mai vechi, în loc să continue să pună petice în jurul acestuia.

PLC vs PAC vs DCS vs Microcontroller: înlăturarea confuziei

Acești patru termeni sunt folosiți vag, iar confuzia poate duce la cumpărarea unei clase greșite de hardware. Iată varianta scurtă.

A PLCse ocupă de controlul discret, bazat pe{0}}logică, al mașinilor și al liniilor, care este locul de bază. OPAC(controller de automatizare programabil) este un văr mai puternic, construit pentru matematică complexă, manipulare a datelor și programare avansată în sisteme mai mari. ODCS(sistem de control distribuit) este proiectat pentru procese mari și continue, cum ar fi chimicale, petrol și gaze sau energie, în care mii de bucle rulează non-stop. Omicrocontrolereste un singur cip încorporat într-un singur dispozitiv sau produs, care gestionează o sarcină dedicată.

Un ghid-liniar: alegeți un PLC pentru logica mașinii discrete, un PAC atunci când aveți nevoie de calcule grele și programare avansată, un DCS pentru fabrici mari de procese continue și un microcontroler pentru controlul simplu-dispozitivului. Cu limitele clare, următoarea întrebare este practică: ce mărci produc de fapt aceste controlere și cum diferă ele?

Principalele mărci PLC astăzi

Șase mărci domină majoritatea listelor scurte de cumpărare. Fiecare are un centru de greutate autentic, mai degrabă decât să fie pur și simplu „fiabil și avansat”, iar știind unde este cel mai puternic fiecare, economisește timp.

Citiți tabelul pentru a afla ce anume face fiecare marcă diferită.Siemenseste puternică atunci când doriți o platformă de la cel mai mic controler la cel mai mare, comună în Europa și de producție discretă.Allen-Bradley, parte din Rockwell, este standardul în America de Nord cu o bază de integrator local profundă.Mitsubishieste favorizată de constructorii de mașini care au nevoie de viteză la un preț competitiv.Omroniese în evidență acolo unde o linie este atât de mult despre inspecție cât este despre mișcare.Schneider, care poartă descendența originală Modicon, este puternică în infrastructură și proces-lucru adiacent. ABB tinde să câștige acolo unde site-urile sunt deja standardizate pe unități și instrumente ABB.

Indiferent de insignă, trei factori decid să se potrivească mai mult decât orice foaie de date:

• Blocarea-ecosistemului.Software-ul de programare, licențele și instruirea vă leagă toate de o platformă. Schimbarea de mărci mai târziu este rareori doar o schimbare de hardware.
• Disponibilitatea-pieselor de schimb.O marcă este la fel de bună ca și capacitatea ta de a obține module rapid, în special pentru gamele mai vechi. Perioadele lungi de livrare pe o singură cartelă pot opri o linie.
• Compatibilitate de integrare.Verificați dacă controlerul vorbește protocoalele pe care le utilizează deja unitățile, HMI-urile și sistemele din amonte existente.

Pentru o listă mai largă și detalii-la-cap, consultați ghidul nostru pentruproducători de top PLC. Când știi deja marca de care ai nevoie, poțirăsfoiți modulele PLC după producătordirect.

Cum să alegeți PLC-ul potrivit pentru aplicația dvs

Odată ce lista scurtă a mărcii este setată, potriviți-o cu jobul din fața dvs. Cinci factori conduc cea mai mare parte a deciziei.

Număr de I/O și extindere.Numărați intrările și ieșirile, apoi adăugați aproximativ 20 până la 30 la sută spațiu liber. Dimensionarea la numărul exact de astăzi este modul în care plantele ajung să înlocuiască un întreg controler doar pentru a adăuga câțiva senzori doi ani mai târziu.

Capacitate de procesare.Logica simplă de pornire/oprire necesită puțin; Buclele PID, mișcarea sau manipularea grea a datelor necesită un procesor mai puternic și un timp de scanare mai rapid. Potriviți procesorul cu cea mai grea sarcină de pe linie, nu cu cea medie.

Protocoale de comunicare.Enumerați protocoalele pe care le utilizează echipamentul dvs. existent, cum ar fi PROFINET, EtherNet/IP, Modbus sau EtherCAT și alegeți un controler care le vorbește nativ. Modificarea gateway-urilor mai târziu adaugă costuri și puncte de eșec.

Evaluare de mediu.Temperatura, vibrațiile, praful și umiditatea decid dacă aveți nevoie de hardware standard sau întărit. Un controler evaluat pentru un dulap curat nu va rezista la spălare-sau în aer liber.

Buget și timp de livrare.Cel mai ieftin modul nu este o afacere dacă are un termen de douăsprezece-săptămâni și linia dvs. este întreruptă. Cântăriți prețul unitar cu disponibilitatea reală și costul întârzierii.

O listă de verificare rapidă pe care o puteți reutiliza:

• Numărul dvs. de I/O include 2 până la 3 ani de extindere?
• CPU-ul este dimensionat pentru cea mai solicitantă sarcină, nu medie?
• Controlerul acceptă nativ protocoalele existente?
• Este evaluarea de mediu corectă pentru locația reală de instalare?
• Ați confirmat stocul real și timpul de livrare, nu doar prețul de listă?
• Se potrivește ecosistemului de mărci pe care echipa ta îl cunoaște deja?

Dacă controlerul dvs. existent este în regulă și pur și simplu vă extindeți, se aplică aceeași logică. Cazul mai greu este următorul: ce să faceți când PLC-ul de care depindeți este întrerupt.

Înlocuirea PLC-urilor vechi sau întrerupte

Înlocuirea unui controler este rareori o alegere liberă; este de obicei forțat de unul dintre câteva semnale. Luați în considerare în mod serios înlocuirea când vedeți următoarele:

• Defecțiuni repetate și timp neplanificat pe un controler vechi.
• O notificare oficială de sfârșit--viață sau de întrerupere de la producător.
• Nu sunt disponibile module de rezervă originale sau doar stoc-de piață gri discutabil.
• Costurile de întreținere și perioade de nefuncționare care au crescut în liniște mai mari decât costul modernizării.

Dacă oricare dintre acestea se aplică, primul pas practic este aprovizionarea. Confirmați dacă numărul dvs. exact de piesă este încă produs și, dacă nu, identificați un înlocuitor compatibil sau un echivalent-în stoc. Aici contează un distribuitor cu un inventar real, deoarece un număr de piesă întrerupt este adesea încă găsit prin canalele potrivite mult timp după ce producătorul a trecut mai departe.

De acolo, vă confruntați cu o decizie reală: de exemplu,-pentru-înlocuire similară sau o actualizare completă.

A înlocuire compatibilăpăstrează programul, cablarea și aspectul I/O existente. Este un risc mai mic, un cost mai mic și rapid, motiv pentru care este de obicei apelul potrivit atunci când o linie pur și simplu trebuie să continue să funcționeze. Alegeți această cale atunci când timpul de nefuncționare este principalul dvs. inamic și sistemul înconjurător este altfel sănătos.

A upgrade completla o platformă modernă costă mai mult și durează mai mult, dar resetează ceasul: disponibilitatea actuală a piesei de schimb-, comunicare modernă și securitate cibernetică încorporate. Alegeți această opțiune atunci când întregul sistem îmbătrânește, când este deja planificată o modernizare mai largă sau când arhitectura veche împiedică ceea ce doriți să faceți în continuare.

Dacă lucrați printr-o anumită migrare, prezentarea noastrăalegerea și migrarea controlerelor Modicon vechiarată cum se desfășoară aceste-compartimente pe o gamă reală de produse. Și dacă știți deja piesa de care aveți nevoie să o cumpărați sau să o înlocuiți,trimiteți-ne numărul de model pentru o verificare a stocului și o cotație.

Viitorul PLC-urilor: Edge AI, optimizare autonomă și convergență OT/IT

Trei schimburi determină unde vor urma PLC-urile și fiecare are câte o achiziție pe care o faceți astăzi.

Edge AImută analiza pe sau lângă controler, astfel încât sarcini precum detectarea anomaliilor au loc local, fără o călătorie dus-întors în cloud. Sugestie: favorizarea controlerelor care acceptă edge computing astăzi vă oferă spațiu pentru aceste funcții mai târziu.

Optimizare autonomăpermite sistemelor să-și ajusteze propriile parametri din date live, mai degrabă decât valorile fixe. Sugestie: accesul la date deschise și protocoalele standard contează mai mult aici decât orice caracteristică a unui singur furnizor.

Convergența OT/ITcontinuă să estompeze linia dintre uzina și software-ul întreprinderii. Sugestie: un controler cu o rețea puternică și sigură se va integra mult mai ușor decât unul conceput ca o insulă.

Nimic din toate acestea nu înseamnă să urmărești cel mai nou lucru. Înseamnă că, atunci când aplicați lista de verificare de selecție de mai sus, ponderarea conectivității și a protocoalelor deschise ușor mai mare este o modalitate cu costuri reduse-de a menține o achiziție relevantă mai mult timp.

Unde să mergi de aici

Evoluția PLC-urilor este într-adevăr povestea unui instrument care a continuat să-și întâlnească utilizatorii acolo unde se aflau, de la logica ladder în 1968 până la controlere securizate și conectate astăzi. Unde mergi în continuare depinde de locul în care te afli:

• Mai cartografiezi peisajul?Comparațimărci majore de PLCși cum diferă ele înainte de lista scurtă.
• Îți alegi următorul controler?Rulați lista de verificare de selecție de mai sus față de aplicația dvs. reală.
• Aveți de-a face cu un PLC învechit sau întrerupt?Identificați piesa, decideți între o înlocuire compatibilă și o actualizare, apoi obțineți o verificare a stocului.

Indiferent de stadiul în care vă aflați, spuneți-ne modulele cu care lucrați și vă vom ajuta să găsiți rapid modulele potrivite.Solicitați o cotație sau o verificare a stocurilorpentru a începe.

FAQ

 

 

Care a fost primul PLC și cine l-a inventat?

Modicon 084, construit de Bedford Associates între 1968 și 1969 ca răspuns la o specificație General Motors. Inginerul Dick Morley este recunoscut pe scară largă drept creatorul său principal și este adesea numit tatăl PLC-ului.

Care sunt cele cinci limbaje de programare IEC 61131-3?

Diagramă cu scară (LD) pentru logica de tip releu-, Diagrama bloc funcțional (FBD) pentru fluxul de semnal, Text structurat (ST) pentru codul bazat pe text-, Listă de instrucțiuni (IL), un limbaj asemănător unui-nivel de asamblare- și Diagrama de funcții secvențiale (SFC) pentru secvențele de pași.

Care marca PLC este cea mai bună?

Nu există un singur cel mai bun; depinde de trei lucruri: regiunea dvs. și asistența locală, ecosistemul pe care echipa dvs. îl cunoaște deja și tipul dvs. de aplicație. Siemens și Schneider conduc în mare parte din Europa și infrastructură, Allen-Bradley în America de Nord și Mitsubishi și Omron în construcția de mașini din Asia. Comparați-le în nostrughid de marcă.

Cum aleg PLC-ul potrivit?

Potriviți patru lucruri cu aplicația dvs.: numărul I/O cu spațiu de extindere, puterea de procesare pentru cea mai grea sarcină, protocoalele de comunicație pe care le utilizează echipamentul dvs. și evaluarea de mediu pentru locul de instalare. Apoi confirmați stocul real și timpul de livrare. Lista completă de verificare este mai sus.

Pot înlocui un modul PLC întrerupt?

De obicei da. Multe numere de piese întrerupte sunt încă disponibile prin inventarul distribuitorului și, acolo unde nu sunt, se poate obține un echivalent compatibil sau actualizat.Trimite-ne numărul modeluluiși vom verifica disponibilitatea.

PLC-urile noi și vechi de la aceeași marcă sunt compatibile?

Depinde. În cadrul aceleiași serii de produse, înlocuitorii sunt adesea aproape de apariție-. De-a lungul generațiilor sau serii, este posibil să aveți nevoie de conversie software sau de modificări ale cablajului, așa că verificați seria, versiunea de firmware sau software și aspectul I/O înainte de a presupune compatibilitatea.

Consultație gratuită