Τα PLC εμφανίστηκαν ως προϊόν της εποχής Industrial 3.0. Για περισσότερες από πέντε δεκαετίες ανάπτυξης, η τεχνολογία καινοτομεί συνεχώς και η γκάμα των προϊόντων διευρύνεται σταθερά. Ως εγκέφαλος που ελέγχει τα συστήματα βιομηχανικής παραγωγής, τα PLC αντικατέστησαν τα ρελέ που χρησιμοποιήθηκαν προηγουμένως για τον έλεγχο του εξοπλισμού υψηλής ισχύος{{3}. Αυτή η μετάβαση εξοικονόμησε χώρο παραγωγής, μείωσε την κατανάλωση ενέργειας και μείωσε τον φόρτο εργασίας για τους μηχανικούς στη συντήρηση εξοπλισμού.
Επί του παρόντος, καθώς η βιομηχανική μεταποίηση μεταβαίνει προς το Industry 4.0, οι μεταποιητικές επιχειρήσεις πρέπει να υποστούν μετασχηματισμό και αναβάθμιση. Αυτό περιλαμβάνει όχι μόνο τη βελτίωση του επιπέδου αυτοματοποίησης του εξοπλισμού κατασκευής αλλά και την ενοποίηση της τεχνολογίας του Διαδικτύου με τα βιομηχανικά συστήματα ελέγχου. Με τη μόχλευση των δεδομένων των καταναλωτών, η διαχείριση της εφοδιαστικής αλυσίδας μπορεί να βελτιστοποιηθεί και να εξορθολογιστεί ο προγραμματισμός της εργοστασιακής παραγωγής. Κατά συνέπεια, στον βιομηχανικό αυτοματισμό, το PLC, που χρησιμεύει ως «εγκέφαλος», διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο σε αυτό το νέο κύμα βιομηχανικού μετασχηματισμού.
Τα σημερινά PLC δεν είναι πλέον παραδοσιακά PLC
Με απλά λόγια, ένα PLC είναι ένας υπολογιστής αφιερωμένος στον βιομηχανικό έλεγχο. Χρησιμοποιεί προγραμματιζόμενη μνήμη για την αποθήκευση εντολών, την εκτέλεση λογικής, αλληλουχίας, χρονισμού και υπολογιστικών συναρτήσεων. Μέσω αναλογικών ή ψηφιακών μονάδων I/O ελέγχει διάφορες μηχανικές διαδικασίες παραγωγής. Η CPU χρησιμεύει ως ο εγκέφαλος του PLC, εκτελώντας προγράμματα χρήστη ενώ συγκεντρώνει, αναλύει και επεξεργάζεται πληροφορίες που συλλέγονται από άλλες μονάδες.
Τα έξυπνα εργοστάσια διαθέτουν ολοκληρωμένη ανίχνευση, βελτιστοποιημένη λήψη{0}}απόφασης και ακριβή εκτέλεση, επιτρέποντας την αυτόνομη διαχείριση επιχειρήσεων και τις διαδικασίες παραγωγής. Η επίτευξη έξυπνης κατασκευής απαιτεί πολυλειτουργικούς βιομηχανικούς ελεγκτές-υψηλών επιδόσεων. Σε προηγούμενες βιομηχανικές ρυθμίσεις, ένα μεμονωμένο κομμάτι εξοπλισμού, τμήμα διεργασίας ή γραμμή παραγωγής μπορεί να απαιτεί πολλούς ελεγκτές-για παράδειγμα, μια βιομηχανική πλατφόρμα ρομπότ που χρησιμοποιεί ελεγκτή ρομπότ + PLC ή μια ευέλικτη μονάδα κατεργασίας που χρησιμοποιεί CNC + PLC. Τα μελλοντικά έξυπνα εργοστάσια απαιτούν έναν μόνο «εγκέφαλο» για τον έλεγχο όλων των μονάδων.
Ο Δρ Wei Rong Xiao, Πρόεδρος της B&R Greater China, δήλωσε σε μια διαδικτυακή διάλεξη ότι τα σημερινά PLC δεν είναι πλέον παραδοσιακά PLC. Επισήμανε ότι τα παραδοσιακά PLC εκτελούν πολλαπλές εργασίες διαδοχικά, επαναλαμβάνοντας τον κύκλο. Αντίθετα, η νέα γενιά PLC της B&R, που βασίζεται σε πολλαπλές εργασίες σε ένα μόνο έργο, χωρίζει το σύστημα σε πολλαπλά επίπεδα εργασιών. Κάθε εργασία αντιστοιχεί σε έναν κύκλο, με τα επίπεδα προτεραιότητας να ορίζονται ανάλογα με τη διάρκεια του κύκλου.
Αυτό δείχνει ότι τα νέα PLC δεν εκτελούν απλώς απλές λογικές εργασίες, αλλά είναι ικανά να χειρίζονται πιο πολύπλοκες διαδικασίες στις γραμμές παραγωγής. Σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης, οι δυνατότητες πολλαπλών εργασιών των PLC νέας γενιάς αποτρέπουν την ανάγκη χειρισμού διακοπών, σε αντίθεση με τα παραδοσιακά PLC. Με άλλα λόγια, τα σημερινά συστήματα βιομηχανικής παραγωγής απαιτούν ένα εξαιρετικά έξυπνο PLC ως «εγκέφαλό» τους.
Οι ειδικοί του κλάδου σημειώνουν επίσης ότι τα σύγχρονα-συστήματα PLC μεγάλης κλίμακας είναι εγγενώς κατανεμημένα υπολογιστικά συστήματα που βασίζονται σε διαύλους πεδίου και τοπικά δίκτυα. Η εφαρμογή τεχνολογιών που υποστηρίζουν-κατανεμημένους υπολογιστές βάσει cloud στον βιομηχανικό έλεγχο θα φέρει επανάσταση στην αρχιτεκτονική του συστήματος, τα τεχνικά πλαίσια, τις φόρμες προϊόντων και τις μεθόδους εφαρμογής. Καθώς η μεταποίηση μεταβαίνει προς την έξυπνη κατασκευή, πολλά ερευνητικά θέματα παραμένουν στο πεδίο του PLC.
Τι είδους PLC πληροί τις απαιτήσεις του Industry 4.0;
Στο πλαίσιο του Industry 4.0, τα εργοστασιακά δίκτυα εξελίσσονται από κλειστά τοπικά δίκτυα σε διασυνδεδεμένα συστήματα με εξωτερικές οντότητες. Κατά συνέπεια, το μοντέλο επικοινωνίας για τα PLC πρέπει επίσης να προσαρμοστεί. Τα συστήματα επικοινωνίας PLC μπορούν να σχηματίσουν πιο πολύπλοκα δίκτυα ελέγχου χρησιμοποιώντας πρωτόκολλα όπως το Profinet, το CC-Link ή το DeviceNet. Ωστόσο, πολλά PLC παραμένουν ασύμβατα με τους σαρωτές γραμμωτού κώδικα, τους αναγνώστες RFID, τους αισθητήρες και τις βιομηχανικές κάμερες που απαιτούνται στα έξυπνα εργοστάσια. Η έξυπνη κατασκευή εξαρτάται από την απόκτηση δεδομένων. Τα εργοστασιακά δεδομένα-συμπεριλαμβανομένης της διαχείρισης υλικού και της παρακολούθησης εξοπλισμού-πρέπει να ενσωματωθούν στα συστήματα MES για να παρέχουν ισχυρές βάσεις υλικού για ολοκληρωμένη ψηφιοποίηση σε όλη την παραγωγή, την επιμελητεία, την αποθήκευση και τη διαχείριση μάρκετινγκ.
Αυτό αποκαλύπτει σημαντικές προκλήσεις στην ανάπτυξη ενός PLC συμβατού με το Industry 4.0, το οποίο περιμένει επίλυση από επαγγελματίες Ε&Α.
Πρώτον, πρέπει να χειρίζεται τεράστια δεδομένα παραγωγής και όλο και πιο πολύπλοκους αλγόριθμους. Στο πλαίσιο της έξυπνης κατασκευής, τα PLC πρέπει αναπόφευκτα να αποθηκεύουν μεγαλύτερους όγκους δεδομένων παραγωγής. Από τη μία πλευρά, η ζήτηση των καταναλωτών για εξατομίκευση και ποιότητα προϊόντων αυξάνεται, απαιτώντας από τα εργοστάσια να βελτιώσουν τις τεχνικές παραγωγής μειώνοντας ταυτόχρονα το κόστος παραγωγής. Κατά συνέπεια, το υποκείμενο σύστημα ελέγχου πρέπει να επεξεργάζεται τεράστιες ποσότητες δεδομένων παραγωγής και λογικών σχέσεων. Από την άλλη πλευρά, ο χειρισμός τέτοιων δεδομένων επιβάλλει υψηλότερες απαιτήσεις στους αλγόριθμους πίσω από το υλικό PLC. Η ανάπτυξη ισχυρών αλγορίθμων περιλαμβάνει εγγενώς σημαντικά τεχνικά εμπόδια.
Δεύτερον, η απλότητα της υποστήριξης του σχεδιασμού λογισμικού προγραμματισμού είναι ζωτικής σημασίας. Καθώς οι προσδοκίες των καταναλωτών για τα προϊόντα αυξάνονται, η πολυπλοκότητα της εργοστασιακής παραγωγής αυξάνεται αναπόφευκτα. Τα PLC πρέπει τώρα να εκτελούν λειτουργίες όπως έλεγχος PID, επικοινωνία δικτύου, υπολογισμοί υψηλής ταχύτητας, έλεγχος θέσης, καταγραφή δεδομένων και εμφάνιση κειμένου. Αυτό σημαίνει ότι η δυσκολία προγραμματισμού κλιμακώνεται συνεχώς. Επιπλέον, οι γλώσσες προγραμματισμού PLC διαφέρουν μεταξύ διαφορετικών εμπορικών σημάτων στην αγορά, απαιτώντας από τους μηχανικούς να κατέχουν πολλές γλώσσες. Από την σκοπιά των προμηθειών του τελικού-χρήστη, ένα πραγματικά πρακτικό προϊόν PLC δίνει τη δυνατότητα στους μηχανικούς να μάθουν μία φορά και να εφαρμόσουν τις δεξιότητές τους παγκοσμίως. Αυτό μειώνει το εταιρικό κόστος για εκπαίδευση προσωπικού, τεχνικές συμβουλές, εντοπισμό σφαλμάτων συστήματος και συντήρηση λογισμικού.
Τρίτον, κατανόηση των λειτουργικών συνηθειών των μηχανικών σε συγκεκριμένα σενάρια μεταγενέστερων εφαρμογών. Στη χρήση PLC, οι χρήστες συναντούν διακρίσεις μεταξύ των λεγόμενων-ιαπωνικών και γερμανικών συστημάτων, το καθένα με τα δικά του πλεονεκτήματα στον προγραμματισμό λογισμικού. Καθώς τα PLC ενσωματώνουν λογισμικό και υλικό, διαφορετικά σενάρια εφαρμογών απαιτούν αντίστοιχες προσαρμογές λογισμικού. Επιπλέον, τα διαφορετικά σενάρια δημιουργούν ξεχωριστές λειτουργικές συνήθειες μεταξύ των μηχανικών. Αντίθετα, οι προμηθευτές PLC πρέπει να προσαρμόσουν το γενικό λογισμικό PLC για να αντιμετωπίσουν αυτές τις συγκεκριμένες επιχειρησιακές προτιμήσεις του κλάδου-. Ανεξάρτητα από τον κλάδο, ο προγραμματισμός λογισμικού για PLC σε σύγχρονα περιβάλλοντα παραγωγής δίνει ολοένα και μεγαλύτερη προτεραιότητα στην απλότητα και την ευκολία λειτουργίας.
Ανταγωνιστικό τοπίο της αγοράς PLC της Κίνας
Ως ο μεγαλύτερος κόμβος παραγωγής στον κόσμο, η Κίνα μπορεί φυσικά να υπερηφανεύεται για τεράστια χρήση PLC. Η εγχώρια αγορά PLC κυριαρχείται από ευρωπαϊκές, αμερικανικές και ιαπωνικές μάρκες.
Ανάμεσα στις ευρωπαϊκές και αμερικανικές μάρκες, η Siemens, η Rockwell και η Schneider είναι εξέχουσες. Η Siemens υπερέχει σε προϊόντα μικρής, μεσαίας και μεγάλης-κλίμακας, καθιερώνοντας τον εαυτό της ως κύριο προμηθευτή στην αγορά PLC της Κίνας με μερίδιο αγοράς 40,7% μόνο το 2016. Η Rockwell διατηρεί ηγετική θέση στον τομέα των μεγάλων PLC, κατέχοντας μερίδιο αγοράς 10,1%. Η Schneider, ως εδραιωμένος-προμηθευτής PLC, διατηρεί σταθερά μερίδιο αγοράς περίπου 9%. Από τις ιαπωνικές μάρκες ξεχωρίζουν η Mitsubishi και η Omron. Αξιοποιώντας τον λόγο απόδοσης κόστους{11}}και τα πλεονεκτήματα του καναλιού αγοράς, διατηρούν υψηλό επίπεδο ανταγωνιστικότητας στην εγχώρια αγορά.
Επιπλέον, η Delta με έδρα την Ταϊβάν-με το υψηλό κόστος-του πλεονεκτήματος απόδοσης, έχει διεισδύσει βαθιά στην αγορά OEM. Επιδιώκοντας επίμονα ολοκληρωμένες λύσεις που συνδυάζουν PLC με μονάδες μεταβλητής συχνότητας και σερβομηχανισμούς, η Delta έχει διατηρήσει την ταχεία ανάπτυξη των πωλήσεων στην αγορά.
Όσον αφορά τα εγχώρια PLC, η ανάπτυξή τους εκτείνεται σε σχεδόν 40 χρόνια. Αυτή η ιστορία μπορεί να χωριστεί γενικά σε τρεις φάσεις: την περίοδο εισαγωγής από τη δεκαετία του 1980 έως τη δεκαετία του 1990, όταν όλα τα PLC στην αγορά ήταν μάρκες στο εξωτερικό. η φάση έναρξης-για τις εγχώριες επιχειρήσεις βιομηχανικού ελέγχου από τη δεκαετία του 1990 έως το 2000, όταν άρχισαν να εμφανίζονται οι εγχώριες μάρκες PLC. και η φάση ανάπτυξης για εγχώριες μάρκες PLC μετά το 2000.
Οι εγχώριες μάρκες ξεκίνησαν με μικρά PLC, τα οποία έχουν χαμηλότερα τεχνικά εμπόδια, και αξιοποίησαν τα τοπικά πλεονεκτήματά τους για να επιτύχουν ταχεία ανάπτυξη. Τα τελευταία χρόνια, έχουν κάνει σημαντικές διεισδύσεις στην μεσαία-αγορά PLC.
Σύναψη
Τα PLC είναι απαραίτητα συστατικά του αυτοματισμού εργοστασίων και του βιομηχανικού ελέγχου διεργασιών. Στην εποχή της έξυπνης κατασκευής, οι αυξημένες απαιτήσεις για την απόδοση του PLC είναι αναπόφευκτες, απαιτώντας έναν θεμελιώδη επανασχεδιασμό που θα περιλαμβάνει έλεγχο υψηλής απόδοσης, διαλειτουργικότητα, ασφαλή επικοινωνία, λειτουργία πολλαπλών-πλατφορμών και μελλοντική-προστασία. Από την άποψη της αγοράς, τα PLC αντιμετωπίζουν εμπόδια στα κανάλια. Η αγορά για ένα μόνο προϊόν PLC από εταιρείες βιομηχανικού αυτοματισμού έχει συνήθως ένα αόρατο ανώτατο όριο. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα ξένες επωνυμίες-υψηλού επιπέδου: Πρώτον, αξιοποιήστε τις δικές τους δυνάμεις για να εντοπίσετε τα κατάλληλα σημεία εισόδου. Δεύτερον, αφού κερδίσει την αναγνώριση των πελατών, να ενισχύσει σταδιακά την Ε&Α προϊόντων βιομηχανικής αλυσίδας, μετατρέποντας από έναν μόνο προμηθευτή σε πάροχο λύσεων. Τέλος, αξιοποιήστε την τεχνολογική συσσώρευση και τα πλεονεκτήματα της επωνυμίας για να γίνετε ένας ολοκληρωμένος προμηθευτής που καλύπτει τις μεσαίες-και-αγορές{10}}υψηλού επιπέδου.