Niezależnie od tego, czy mowa o komputerach przemysłowych IPC/PC, sterownikach PLC, czy sterownikach PAC, każde z tych urządzeń pełni zasadniczo tę samą funkcję – umożliwia sterowanie pracą maszyn, przy ograniczonym lub całkowicie wyeliminowanym udziale człowieka.
Jak spośród wymienionych rozwiązań wybrać to, które sprosta wymaganiom konkretnej aplikacji? Jeżeli system sterowania projektowany jest od zera, warto na wstępie zadać sobie pytanie: czy przyjmowane rozwiązanie będzie wymagało sukcesywnych aktualizacji, czy raczej pozostanie niezmienne przez cały okres użytkowania? W przypadku odpowiedzi „Tak” na drugą część pytania, warto rozważyć budżetowe sterowniki PLC lub PAC.
Większość układów automatyki będzie jednak wymagała aktualizacji, poprawek a nawet wymiany urządzeń, aby sprostać wymaganiom na przestrzeni całego cyklu życia systemu. Tutaj oczywistym dobrym wyborem są urządzenia rodziny IPC, cechujące się wysoką wydajnością, możliwościami oraz wręcz gwarantowaną kompatybilnością z nowymi rozwiązaniami. Elastyczne platformy bazujące na komputerach PC są ciekawą alternatywą dla integratorów, którzy w swojej pracy wymagają od systemu automatyki i sterowania możliwości migracji, wysokiej mocy i precyzji. Elastyczność i prostota rozbudowy wynikają ze sposobu, w jaki sterowanie maszyną jest zrealizowane w przemysłowym komputerze PC.
Konkretna funkcjonalność, pierwotnie obsługiwana jedynie przez specjalne moduły sprzętowe (hardware), w tego typu rozwiązaniach jest zrealizowana programowo – i w istocie stanowi fragment kodu, zamknięty w odpowiedni blok funkcyjny odpowiedniego programu automatyki. Bloki takie można z łatwością łączyć, przestawiać, rozbudowywać ich możliwości czy nawet zmieniać ich funkcje, aby dostosować system do zmieniających się wymagań użytkownika aplikacji.
Co więcej, przy takim rozwiązaniu wymiana lub modernizacja sprzętu (części hardware’owej) jest znacznie uproszczona, jako że oprogramowanie można po prostu wgrać na nowy sterownik lub dowolnie „przerzucać” na kartach pamięci pomiędzy urządzeniami. Ogranicza to czas serwisu lub uruchomienia nowego komponentu do dosłownie kilku minut. Łatwość rozbudowy i modyfikacji funkcji oraz możliwości komputera przemysłowego wynika z zastosowania na płycie głównej połączenia PCIe, gniazd PCI oraz gniazd na dyski twarde, umożliwiających połączenie ich w macierz RAID. Dzięki temu zaledwie jeden komputer może obsługiwać całą scentralizowaną architekturę sterowania maszyny. Zadania wymagające znacznej mocy obliczeniowej są realizowane przez sterownik sprzętowy, odciążając CPU poprzez przypisywanie konkretnych funkcji sterowania do określonych rdzeni procesora.
Oprogramowanie tak samo ważne jak sprzęt
Ciągłe zwiększanie wydajności, elastyczności oraz otwartości to domena kontrolerów opartych na przemysłowych komputerach PC oraz standardowych połączeń PC-Ethernet. Wartością dodaną do tradycyjnych rozwiązań jest możliwość zdalnego dostępu, konfiguracji oraz łączenia się z przemysłowym PC za pośrednictwem bezpiecznego, szyfrowanego połączenia internetowego, niewymagającego żadnych specjalnych narzędzi czy dodatkowego urządzenia. Oczywiście realizacja połączenia komputera przemysłowego ze sterownikiem PLC lub PAC jest bardziej kosztowna. Jednak za pomocą protokołów takich jak OPC-UA (OLE for Process Control, Unified Architecture) producenci urządzeń czy integratorzy mają możliwość pracy na bazach danych dostępnych w chmurze, a nawet wdrażania systemów zarządzania dużymi zbiorami danych (big data) za pomocą standardowego, przemysłowego PC – bez jakichkolwiek dodatkowych urządzeń czy tzw. black boxów.
Wszystkie powyższe cechy bezpośrednio przekładają się na skuteczność procedur sterowania i wydajność produkcji, znacznie zmniejszając planowane i nieplanowane przestoje. Co więcej – sterowniki bazujące na PC to ogromna wydajność i możliwości, skumulowane w niemal kompaktowym opakowaniu. Już teraz zaawansowane chipsety pozwalają na implementację platformy opartej na przemysłowym PC o łącznej liczbie 24 rdzeni. Zapowiadane w niedalekiej przyszłości platformy 36-rdzeniowe to już najwyższa klasa wydajności sterowania opartego na architekturze PC.
Podsumowując
Sterowniki sprzętowe PLC czy PAC doskonale spełniają swoje zadania, jednak są uciążliwe w rozbudowie i aktualizacji. Natomiast platformy oparte na komputerach przemysłowych dają użytkownikowi korzyści wspomnianych wcześniej sterowników hardware’owych, wraz z dodatkową ogromną elastycznością. Pozwala to na efektywne i tanie wymiany urządzeń czy rozbudowywanie funkcjonalności – tak aby sprostać wymaganiom produkcji.
Autor: Reid Beilke pełni funkcję specjalisty ds. produktów w firmie Beckhoff Automation.
