سیستم کنترل ماشین بخش مهمی از طراحی و استراتژی بازار آن است. بسیاری از تیم های مهندسی از یک رویکرد غیرمتمرکز استفاده می کنند و از چندین قطار PLC برای قیمت های مختلف ماشین استفاده می کنند و برای ادغام سیستم های قدیمی به دروازه های شخص ثالث متکی هستند. این هزینه های مرتبط با مهندسی، موجودی و پشتیبانی سایت را افزایش می دهد و در نتیجه انعطاف پذیری عملیاتی را کاهش می دهد. رویکرد دیگر استاندارد کردن یک پلتفرم واحد است که می تواند در سراسر برنامه ها گسترش یابد و بتواند با پروتکل های مدرن و سنتی ارتباط برقرار کند.
استفاده از سیاست هایی که به یکدیگر مرتبط نیستند می تواند ناکارآمد باشد. مدیریت چندین قطار PLC مختلف، مشکلات مدیریتی در آموزش و موجودی ایجاد میکند، در حالی که سختافزار، پیچیدگی و نقاط شکست احتمالی را به سیستم اضافه میکند. با این حال، آیا می توان این مشکلات را به طور کامل توسط یک پلت فرم حل کرد؟ این مقاله اکوسیستم Siemens SIMATIC S7-1200 را به عنوان مثالی برای بررسی چگونگی برآوردن نیازهای مقیاس پذیری و اتصال در نظر می گیرد.
چالش های مقیاس پذیری برای OEM ها
خط تولید OEM معمولاً از مدل "خوب، خوب، بهترین" استفاده می کند، که در آن پیچیدگی دستگاه بسته به عملکرد موجود متفاوت است. اگرچه این امر منطقی است، اما تعیین یک سیستم کنترل اقتصادی و عملی برای یک هواپیمای سطح پایه که برای کنترل یک هواپیمای سطح بالا کافی باشد نیز چالش برانگیز است. برای این منظور می توان از راه حل های رایج زیر استفاده کرد.
پلتفرم های کنترل چندگانه: استفاده از PLC های مختلف برای هر سطح ماشین به نظر مقرون به صرفه به ازای هر واحد است، اما هزینه های پایین دستی مانند آموزش، برنامه نویسی و موجودی قطعات یدکی را ایجاد می کند. با این رویکرد، مهندسان باید با انواع محیط های برنامه نویسی آشنایی کامل داشته باشند و از OEM ها و کاربران نهایی بخواهند تا موجودی بزرگتر و پیچیده تری از قطعات یدکی تهیه کنند.
PLC ورودی/خروجی ثابت بیش از اندازه: انتخاب یک PLC بزرگ برنامهنویسی را ساده میکند، اما باعث میشود مدلهای سطح ورودی رقابتپذیری خود را از دست بدهند زیرا هزینههای BOM شامل ظرفیت اضافی است که استفاده نمیشود. این رویکرد همچنین انعطاف پذیری محدودی را برای اصلاحات آینده فراهم می کند. از آنجایی که تمام نقاط ورودی/خروجی ثابت تخصیص داده شده اند، حتی اگر کاربر فقط یک سنسور اضافه کند، ممکن است نیاز به طراحی مجدد باشد که پرهزینه و زمان بر است.
یک راه حل عملی استفاده از یک پلت فرم کنترل مدولار است که مشخصه آن این است که CPU به طور دقیق از طریق رابط های I/O مورد نیاز برای هر مدل ماشین قابل تنظیم است.
ملاقات با چالش های اتصال سیستم براونفیلد
چگونه ماشینهای پیشرفته با استفاده از فناوری نسل قبلی میتوانند به طور موثر در یک کارخانه ارتباط برقرار کنند؟ این مشکل اصلی پیش روی یکپارچهسازهای سیستم در معمای برونفیلد است، جایی که ماشینهای جدید با استفاده از پروتکلهای مدرن مانند PROFINET اغلب نیاز به ادغام با دستگاههای موجود دارند که به پروتکلهای سریالی مانند Modbus RTU متکی هستند. بنابراین، سیستم جدید برای ارتباط با VFD سنتی، مقیاس و سایر تجهیزات از طریق ارتباط سریال RS-485 مورد نیاز است. دو راه حل رایج برای این مشکلات به شرح زیر است:
دروازه پروتکل شخص ثالث: دروازه خارجی را می توان بین PROFINET و Modbus RTU سوئیچ کرد، اما باعث هزینه سخت افزاری اضافی، نقطه شکست احتمالی و ابزارهای نرم افزاری مستقل برای پیکربندی می شود. نگاشت داده ها بین دو سیستم می تواند دست و پا گیر باشد و تشخیص خطای مشکلات ارتباطی می تواند بسیار پیچیده باشد و نیاز به تشخیص دو دستگاه مختلف، معمولاً از سازندگان مختلف دارد.
کامپیوتر صنعتی (IPC) با کد سفارشی: IPC که نرم افزار ارتباطی سفارشی شده را اجرا می کند یک راه حل پیچیده قدرتمند اما گران قیمت است که تعمیر و نگهداری سیستم عامل رایانه شخصی را وارد کارخانه می کند. این استراتژی نیاز به مهارتهای توسعه تخصصی در حوزههای فناوری اطلاعات و نرمافزار دارد که تیمهای اتوماسیون سنتی همیشه از آن برخوردار نیستند و ممکن است منجر به راهحلهایی شود که نگهداری آنها شکننده و دشوار است.
کنترلکنندههای مدرن باید از پروتکلهای ارتباطی سنتی برای سادهسازی معماری و ارائه پیکربندی متمرکز پشتیبانی کنند.