PLC ها به عنوان محصولی از دوران Industrial 3.0 ظهور کردند. در طول بیش از پنج دهه توسعه، فناوری به طور مداوم نوآوری کرده است و دامنه محصولات به طور پیوسته گسترش یافته است. به عنوان سیستمهای تولید صنعتی که مغز را کنترل میکند، PLCها جایگزین رلههایی شدند که قبلاً برای کنترل تجهیزات{3} قدرت بالا استفاده میشدند. این انتقال باعث صرفه جویی در فضای تولید، کاهش مصرف برق و کاهش حجم کار برای مهندسان در تعمیر و نگهداری تجهیزات شد.
در حال حاضر، با انتقال تولید صنعتی به سمت صنعت 4.0، شرکت های تولیدی باید دستخوش تحول و ارتقاء شوند. این نه تنها شامل ارتقای سطح اتوماسیون تجهیزات تولید می شود، بلکه شامل یکپارچه سازی فناوری اینترنت با سیستم های کنترل صنعتی نیز می شود. با استفاده از داده های مصرف کننده، مدیریت زنجیره تامین را می توان بهینه کرد و برنامه ریزی تولید کارخانه را منطقی کرد. در نتیجه، در اتوماسیون صنعتی، PLC به عنوان "مغز" نقش مهمی در این موج جدید تحول صنعتی ایفا می کند.
PLC های امروزی دیگر PLC های سنتی نیستند
به زبان ساده، PLC کامپیوتری است که به کنترل صنعتی اختصاص داده شده است. از حافظه قابل برنامه ریزی برای ذخیره دستورالعمل ها، اجرای منطق، توالی، زمان بندی و توابع محاسباتی استفاده می کند. از طریق ماژول های ورودی/خروجی آنالوگ یا دیجیتال، فرآیندهای مختلف تولید مکانیکی را کنترل می کند. CPU به عنوان مغز PLC عمل می کند و برنامه های کاربر را اجرا می کند در حالی که اطلاعات جمع آوری شده از ماژول های دیگر را جمع آوری، تجزیه و تحلیل و پردازش می کند.
کارخانههای هوشمند دارای سنجش جامع، تصمیمگیری{0}}بهینه، و اجرای دقیق هستند که مدیریت مستقل کسبوکار و عملیات تولید را ممکن میسازد. دستیابی به تولید هوشمند نیازمند کنترلکنندههای صنعتی چند منظوره-با عملکرد بالا است. در تنظیمات صنعتی گذشته، یک قطعه از تجهیزات، بخش فرآیند یا خط تولید ممکن است به چندین کنترلر نیاز داشته باشد-به عنوان مثال، یک پلت فرم ربات صنعتی با استفاده از یک ربات کنترل کننده + PLC، یا یک واحد ماشینکاری انعطاف پذیر که از CNC + PLC استفاده می کند. کارخانه های هوشمند آینده به یک "مغز" واحد برای کنترل همه واحدها نیاز دارند.
دکتر Wei Rong Xiao، رئیس B&R Greater China، در یک سخنرانی آنلاین اظهار داشت که PLC های امروزی دیگر PLC های سنتی نیستند. او اشاره کرد که PLC های سنتی چندین کار را به صورت متوالی انجام می دهند و چرخه را تکرار می کنند. در مقابل، نسل جدید PLC های B&R، بر اساس وظایف متعدد در یک پروژه واحد، سیستم را به سطوح وظایف متعدد تقسیم می کند. هر کار مربوط به یک چرخه است، با سطوح اولویت با توجه به مدت چرخه تعیین می شود.
این نشان میدهد که PLCهای جدید صرفاً وظایف منطقی ساده را اجرا نمیکنند، بلکه میتوانند فرآیندهای پیچیدهتری را در خطوط تولید انجام دهند. در شرایط اضطراری، قابلیت های چندوظیفه ای PLC های نسل جدید، برخلاف PLC های سنتی، از نیاز به مدیریت وقفه جلوگیری می کند. به عبارت دیگر، سیستم های تولید صنعتی امروزی به یک PLC بسیار هوشمند به عنوان «مغز» نیاز دارند.
کارشناسان صنعت همچنین خاطرنشان میکنند که سیستمهای PLC در مقیاس بزرگ-به طور ذاتی سیستمهای محاسباتی توزیعشده مبتنی بر فیلدباس و شبکههای محلی هستند. بکارگیری فناوریهایی که از محاسبات توزیعشده مبتنی بر ابر- برای کنترل صنعتی پشتیبانی میکنند، معماری سیستم، چارچوبهای فنی، فرمهای محصول و روشهای کاربردی را متحول میکند. با انتقال تولید به سمت تولید هوشمند، موضوعات تحقیقاتی متعددی در زمینه PLC باقی مانده است.
چه نوع PLC الزامات Industry 4.0 را برآورده می کند؟
در پس زمینه Industry 4.0، شبکه های کارخانه از شبکه های محلی بسته به سیستم های به هم پیوسته با نهادهای خارجی تبدیل می شوند. در نتیجه، مدل ارتباطی برای PLCها نیز باید تطبیق یابد. سیستم های ارتباطی PLC می توانند شبکه های کنترلی پیچیده تری را با استفاده از پروتکل هایی مانند Profinet، CC{3}}Link یا DeviceNet تشکیل دهند. با این حال، بسیاری از PLC ها با اسکنرهای بارکد، خوانندگان RFID، سنسورها و دوربین های صنعتی مورد نیاز در کارخانه های هوشمند ناسازگار هستند. تولید هوشمند به جمع آوری داده ها بستگی دارد. دادههای کارخانه-شامل مدیریت مواد و نظارت بر تجهیزات-باید در سیستمهای MES ادغام شوند تا پایههای سختافزاری قوی برای دیجیتالیسازی جامع در تولید، تدارکات، انبارداری، و مدیریت بازاریابی فراهم کنند.
این چالشهای مهمی را در توسعه PLC منطبق با صنعت 4.0 نشان میدهد که در انتظار حل شدن توسط متخصصان تحقیق و توسعه است.
اول، باید داده های تولید عظیم و الگوریتم های پیچیده تر را مدیریت کند. تحت تولید هوشمند، PLC ها ناگزیر نیاز به ذخیره حجم بیشتری از داده های تولید دارند. از یک طرف، تقاضای مصرف کننده برای شخصی سازی و کیفیت محصول در حال افزایش است و کارخانه ها را ملزم می کند تا تکنیک های تولید را بهبود بخشند و در عین حال هزینه های تولید را کاهش دهند. در نتیجه، سیستم کنترل اساسی باید مقادیر زیادی از داده های تولید و روابط منطقی را پردازش کند. از سوی دیگر، مدیریت چنین داده هایی، تقاضاهای بالاتری را بر الگوریتم های پشت سخت افزار PLC تحمیل می کند. توسعه الگوریتم های قوی ذاتاً شامل موانع فنی قابل توجهی است.
دوم، سادگی پشتیبانی از طراحی نرم افزار برنامه نویسی بسیار مهم است. با افزایش انتظارات مصرف کنندگان از محصولات، پیچیدگی تولید کارخانه به طور اجتناب ناپذیری افزایش می یابد. PLC ها اکنون باید عملکردهایی مانند کنترل PID، ارتباطات شبکه، محاسبات سرعت بالا، کنترل موقعیت، ثبت داده ها، و نمایش متن را انجام دهند. این بدان معناست که دشواری برنامه نویسی به طور مداوم در حال افزایش است. علاوه بر این، زبان های برنامه نویسی PLC در برندهای مختلف موجود در بازار متفاوت است و مهندسان را ملزم به تسلط بر چندین زبان می کند. از دیدگاه خرید کاربر نهایی، یک محصول واقعاً کاربردی PLC مهندسان را قادر میسازد تا یک بار یاد بگیرند و مهارتهای خود را به طور جهانی به کار گیرند. این باعث کاهش هزینه های شرکت در آموزش پرسنل، مشاوره فنی، اشکال زدایی سیستم و نگهداری نرم افزار می شود.
سوم، درک عادات عملیاتی مهندسان در سناریوهای کاربردی پایین دستی خاص. در استفاده از PLC، کاربران با تمایزاتی بین سیستمهای ژاپنی و آلمانی مواجه میشوند که هر کدام نقاط قوت خود را در برنامهنویسی نرمافزار دارند. از آنجایی که PLC ها نرم افزار و سخت افزار را ادغام می کنند، سناریوهای کاربردی مختلف نیاز به تنظیمات نرم افزار مربوطه دارند. علاوه بر این، سناریوهای مختلف باعث ایجاد عادات عملیاتی متمایز در بین مهندسان می شود. برعکس، تأمینکنندگان PLC باید نرمافزار عمومی PLC را برای رسیدگی به این اولویتهای{5} عملیاتی خاص صنعت تطبیق دهند. صرف نظر از بخش، برنامه نویسی نرم افزار برای PLC ها در محیط های تولیدی مدرن به طور فزاینده ای سادگی و سهولت کار را در اولویت قرار می دهد.
چشم انداز رقابتی بازار PLC چین
چین بهعنوان بزرگترین مرکز تولیدی جهان، طبیعتاً از PLC گسترده استفاده میکند. بازار داخلی PLC تحت سلطه برندهای اروپایی، آمریکایی و ژاپنی است.
در بین برندهای اروپایی و آمریکایی زیمنس، راکول و اشنایدر برجسته هستند. زیمنس در محصولات در مقیاس کوچک، متوسط و بزرگ برتری دارد و تنها در سال 2016 خود را به عنوان تامین کننده اصلی در بازار PLC چین با 40.7 درصد سهم بازار معرفی کرده است. Rockwell با داشتن 10.1 درصد از سهم بازار، موقعیت پیشرو در بخش PLC بزرگ را حفظ کرده است. اشنایدر، بهعنوان یک تامینکننده قدیمی- PLC، همواره سهم بازار حدود 9% را حفظ کرده است. در بین برندهای ژاپنی، میتسوبیشی و امرون برجسته هستند. آنها با استفاده از نسبت عملکرد{11}}هزینه و مزایای کانال بازار، سطح بالایی از رقابت را در بازار داخلی حفظ میکنند.
علاوه بر این، دلتا{0}}مستقر در تایوان، با مزیت عملکردی هزینه{1} بالا، عمیقاً در بازار OEM نفوذ کرده است. دلتا با پیگیری مداوم راه حل های یکپارچه که PLC ها را با درایوهای فرکانس متغیر و درایوهای سروو ترکیب می کند، رشد سریعی را در فروش بازار حفظ کرده است.
در مورد PLCهای داخلی، توسعه آنها نزدیک به 40 سال است. این تاریخچه را می توان به طور کلی به سه مرحله تقسیم کرد: دوره معرفی از دهه 1980 تا 1990، زمانی که تمام PLC های موجود در بازار مارک های خارج از کشور بودند. مرحله شروع-برای شرکت های کنترل صنعتی داخلی از دهه 1990 تا 2000، زمانی که مارک های داخلی PLC شروع به ظهور کردند. و مرحله توسعه برای برندهای داخلی PLC پس از سال 2000.
برندهای داخلی با PLC های کوچک شروع به کار کردند که موانع فنی کمتری دارند و از مزایای محلی خود برای دستیابی به رشد سریع استفاده کردند. در سالهای اخیر، آنها هجوم قابل توجهی به بازار- PLC متوسط داشتهاند.
نتیجه گیری
PLCها اجزای ضروری اتوماسیون کارخانه و کنترل فرآیند صنعتی هستند. در عصر تولید هوشمند، افزایش تقاضا برای عملکرد PLC اجتنابناپذیر است و نیاز به یک طراحی مجدد اساسی شامل-کنترل عملکرد بالا، قابلیت همکاری، ارتباطات امن، عملکرد متقابل-پلتفرمها، و{3}}اصلاحسازی آینده دارد. از دیدگاه بازار، PLC ها با موانع کانال روبرو هستند. بازار یک محصول PLC از شرکت های اتوماسیون صنعتی معمولاً دارای سقف نامرئی است. در نظر گرفتن مارکهای{7}بالاخر خارجی به عنوان مثال: ابتدا، از نقاط قوت خود برای شناسایی نقاط ورودی مناسب استفاده کنید. دوم، پس از به دست آوردن شناخت مشتری، به تدریج تحقیق و توسعه محصولات زنجیره ای صنعتی را افزایش دهید و از یک تامین کننده واحد به یک ارائه دهنده راه حل تبدیل شوید. در نهایت، از انباشت فناوری و مزایای نام تجاری برای تبدیل شدن به یک تامین کننده جامع در بازارهای- متوسط تا-بالا{10}}استفاده کنید.