PLC-d tekkisid Industrial 3.0 ajastu tootena. Rohkem kui viie aastakümne arengu jooksul on tehnoloogiat pidevalt uuendatud ja tootevalik on pidevalt laienenud. Tööstuslikke tootmissüsteeme juhtiva ajuna asendasid PLC-d varem suure võimsusega seadmete juhtimiseks kasutatud releed. See üleminek säästis tootmispinda, vähendas energiatarbimist ja vähendas seadmete hoolduse inseneride töökoormust.
Praegu, kui tööstuslik tootmine läheb üle tööstusele 4.0, peavad tootmisettevõtted läbima ümberkujundamise ja ajakohastamise. See ei hõlma mitte ainult tootmisseadmete automatiseerimise taseme tõstmist, vaid ka Interneti-tehnoloogia integreerimist tööstuslike juhtimissüsteemidega. Tarbijaandmete võimendamisega saab tarneahela juhtimist optimeerida ja tehase tootmise planeerimist ratsionaliseerida. Järelikult mängib tööstusautomaatikas PLC, mis toimib "ajuna", selles uues tööstusliku ümberkujundamise laines üliolulist rolli.
Tänapäeva PLC-d pole enam traditsioonilised PLC-d
Lihtsamalt öeldes on PLC arvuti, mis on mõeldud tööstuslikuks juhtimiseks. See kasutab programmeeritavat mälu käskude, loogika täitmise, järjestuse, ajastuse ja arvutusfunktsioonide salvestamiseks. Analoog- või digitaalsete I/O-moodulite kaudu juhib see erinevaid mehaanilisi tootmisprotsesse. CPU toimib PLC ajuna, täites kasutajaprogramme, koondades, analüüsides ja töötledes samal ajal teistest moodulitest kogutud teavet.
Nutikad tehased sisaldavad kõikehõlmavat tuvastamist, optimeeritud otsuste{0}}tegemist ja täpset täitmist, mis võimaldab autonoomset ärijuhtimist ja tootmistoiminguid. Nutika tootmise saavutamiseks on vaja multifunktsionaalseid suure jõudlusega{2}}tööstuslikke kontrollereid. Varasemates tööstuslikes seadetes võib üks seade, protsessisegment või tootmisliin vajada mitut kontrollerit-, näiteks tööstusroboti platvormi, mis kasutab robotikontrollerit + PLC-d, või paindlikku töötlusüksust, mis kasutab CNC + PLC-d. Tulevased nutikad tehased nõuavad kõigi üksuste juhtimiseks ühte "aju".
B&R Greater China president dr Wei Rong Xiao väitis veebiloengus, et tänapäevased PLC-d pole enam traditsioonilised PLC-d. Ta märkis, et traditsioonilised PLC-d täidavad mitut ülesannet järjestikku, korrates tsüklit. Seevastu B&R uue põlvkonna PLC-d, mis põhinevad ühe projekti raames mitmel ülesandel, jagavad süsteemi mitmeks ülesandetasemeks. Iga ülesanne vastab tsüklile, mille prioriteetsuse tasemed on seatud vastavalt tsükli kestusele.
See näitab, et uued PLC-d ei täida lihtsalt lihtsaid loogikaülesandeid, vaid on võimelised töötlema ka keerukamaid protsesse tootmisliinidel. Hädaolukordades takistavad uue põlvkonna PLC-de multitegumtöötlusvõimalused erinevalt traditsioonilistest PLC-dest katkestuste käsitlemise vajadust. Teisisõnu nõuavad tänapäeva tööstuslikud tootmissüsteemid oma "ajuna" väga intelligentset PLC-d.
Valdkonnaeksperdid märgivad ka, et kaasaegsed suuremahulised{0}}PLC-süsteemid on oma olemuselt hajutatud andmetöötlussüsteemid, mis põhinevad väljasiinidel ja kohtvõrkudel. Pilve{2}}põhist hajutatud andmetöötlust toetavate tehnoloogiate rakendamine tööstuslikuks juhtimiseks muudab süsteemi arhitektuuri, tehnilisi raamistikke, tootevorme ja rakendusmeetodeid revolutsiooniliselt. Tootmise üleminekul intelligentsele tootmisele jääb PLC valdkonda palju uurimisteemasid.
Milline PLC vastab Industry 4.0 nõuetele?
Tööstus 4.0 taustal arenevad tehasevõrgud suletud kohtvõrkudest väliste üksustega ühendatud süsteemideks. Järelikult peab kohanema ka PLC-de suhtlusmudel. PLC-sidesüsteemid võivad moodustada keerukamaid juhtimisvõrke, kasutades selliseid protokolle nagu Profinet, CC-Link või DeviceNet. Paljud PLC-d ei ühildu aga nutikates tehastes nõutavate vöötkoodiskannerite, RFID-lugejate, andurite ja tööstuskaameratega. Nutikas tootmine sõltub andmete hankimisest. Tehaseandmed,-sealhulgas materjalihaldus ja seadmete jälgimine-peavad integreeruma MES-süsteemidesse, et pakkuda tugevat riistvaralist alust igakülgseks digitaliseerimiseks kogu tootmise, logistika, laonduse ja turunduse juhtimises.
See näitab olulisi väljakutseid tööstus 4.0-ga ühilduva PLC väljatöötamisel, mis ootavad lahendust teadus- ja arendustegevuse spetsialistide poolt.
Esiteks peab see käsitlema tohutuid tootmisandmeid ja järjest keerukamaid algoritme. Nutika tootmise korral peavad PLC-d vältimatult salvestama suuremaid tootmisandmeid. Ühest küljest kasvab tarbijate nõudlus toodete isikupärastamise ja kvaliteedi järele, mistõttu peavad tehased täiustama tootmistehnikaid, vähendades samal ajal tootmiskulusid. Järelikult peab aluseks olev juhtimissüsteem töötlema tohutul hulgal tootmisandmeid ja loogilisi seoseid. Teisest küljest seab selliste andmete käsitlemine PLC riistvara taga olevatele algoritmidele kõrgemad nõudmised. Tugevate algoritmide väljatöötamine hõlmab endas olulisi tehnilisi tõkkeid.
Teiseks on programmeerimistarkvara disaini toetamise lihtsus ülioluline. Kuna tarbijate ootused toodetele tõusevad, suureneb paratamatult tehase tootmise keerukus. PLC-d peavad nüüd täitma selliseid funktsioone nagu PID-juhtimine, võrguside, kiired arvutused, asukoha juhtimine, andmete logimine ja tekstikuva. See tähendab, et programmeerimise raskused kasvavad pidevalt. Lisaks on PLC programmeerimiskeeled erinevate turul olevate kaubamärkide lõikes erinevad, nõudes inseneridelt mitme keele valdamist. Lõpp-kasutaja hankimise seisukohast võimaldab tõeliselt praktiline PLC-toode inseneridel ühe korra õppida ja oma oskusi universaalselt rakendada. See vähendab ettevõtte kulusid personali koolitusele, tehnilisele nõustamisele, süsteemi silumisele ja tarkvara hooldusele.
Kolmandaks, inseneride tööharjumuste mõistmine konkreetsete järgnevate rakenduste stsenaariumide korral. PLC kasutamisel kogevad kasutajad nn Jaapani ja Saksa süsteemide vahel erinevusi, millest igaühel on tarkvara programmeerimisel oma tugevad küljed. Kuna PLC-d integreerivad tarkvara ja riistvara, nõuavad erinevad rakendusstsenaariumid vastavat tarkvara kohandamist. Lisaks põhjustavad erinevad stsenaariumid inseneride seas erinevaid tegevusharjumusi. Vastupidi, PLC-tarnijad peavad kohandama üldist PLC-tarkvara, et rahuldada neid tööstusharu spetsiifilisi tööeelistusi. Sõltumata sektorist seab PLC-de tarkvara programmeerimine tänapäevastes tootmiskeskkondades järjest enam esikohale lihtsuse ja kasutusmugavuse.
Hiina PLC turu konkurentsivõimeline maastik
Maailma suurima tootmiskeskusena kasutab Hiina loomulikult tohutult PLC-sid. Kodusel PLC-turul domineerivad Euroopa, Ameerika ja Jaapani kaubamärgid.
Euroopa ja Ameerika kaubamärkidest on silmapaistvad Siemens, Rockwell ja Schneider. Siemens on silmapaistev väikese, keskmise ja{1}}suure mastaabiga toodete poolest, olles ainuüksi 2016. aastal 40,7% turuosaga Hiina PLC-turul peamise tarnijana. Rockwell säilitab liidripositsiooni suurte PLC-de segmendis, omades 10,1% turuosa. Schneider kui pikaajaline-PLC-tarnija on järjekindlalt säilitanud ligikaudu 9% turuosa. Jaapani kaubamärkidest paistavad silma Mitsubishi ja Omron. Kasutades oma kulu{11}}jõudlussuhet ja turukanali eeliseid, säilitavad nad siseturul kõrge konkurentsivõime.
Lisaks on Taiwani{0}}põhine Delta oma kõrge kulu-eelisega tunginud sügavalt originaalseadmete tootjate turule. Pidevalt otsides integreeritud lahendusi, mis ühendavad PLC-d muutuva sagedusega ajamite ja servoajamitega, on Delta säilitanud turu müügi kiire kasvu.
Kodumaiste PLC-de areng kestab peaaegu 40 aastat. Selle ajaloo võib laias laastus jagada kolme faasi: kasutuselevõtu periood 1980ndatest 1990ndateni, mil kõik turul olevad PLC-d olid välismaised kaubamärgid; kodumaiste tööstusjuhtimisettevõtete käivitamise-faas 1990. aastatest kuni 2000. aastani, mil hakkasid esile kerkima kodumaised PLC kaubamärgid; ja kodumaiste PLC kaubamärkide arendusfaas pärast 2000. aastat.
Kodumaised kaubamärgid alustasid väikestest PLC-dest, millel on madalamad tehnilised tõkked, ja kasutasid nende lokaalseid eeliseid kiire kasvu saavutamiseks. Viimastel aastatel on nad astunud märkimisväärset edu{1}}keskmise suurusega PLC turule.
Järeldus
PLC-d on tehase automatiseerimise ja tööstusprotsesside juhtimise asendamatud komponendid. Nutika tootmise ajastul on kõrgendatud nõudmised PLC jõudlusele vältimatud, mistõttu on vaja põhjalikku ümberkujundamist, mis hõlmab suure-jõudluse juhtimist, koostalitlusvõimet, turvalist sidet,-platvormidevahelist toimimist ja tulevast-kindlust. Turu vaatenurgast seisavad PLC-d silmitsi kanalitõketega. Tööstusautomaatika ettevõtete üksikute PLC-toodete turul on tavaliselt nähtamatu lagi. Välismaiste tipp{7}brändide näitel: kõigepealt kasutage nende enda tugevaid külgi sobivate sisenemispunktide tuvastamiseks; teiseks, pärast klientide tunnustuse saavutamist tõhustada järk-järgult tööstusahela toodete uurimis- ja arendustegevust, muutudes ühest tarnijast lahenduste pakkujaks; lõpuks võimendage tehnoloogilist kogunemist ja brändieeliseid, et saada terviklikuks tarnijaks, mis hõlmab keskmist - kuni-kõrget{10}}turge.