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蛻變中的PLC能否破繭成蝶?

2020-06-19 14:49
中國傳動網
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PLC是工業(yè)在3.0時代的產物,經過50多年的發(fā)展,技術不斷推陳出新,產品種類不斷豐富。作為控制工業(yè)生產系統(tǒng)的大腦,PLC的出現取代了之前控制大功率設備的繼電器,節(jié)省制造設備空間、降低電量消耗,減少工程師設備維護的工作量。

當前,工業(yè)制造向4.0過渡,制造企業(yè)需要完成轉型升級,一方面要提升制造設備的自動化水平,另一方面,在工控技術基礎上融合互聯網技術。借助消費數據,優(yōu)化供應鏈管理,合理規(guī)劃工廠制造生產。為此,在工業(yè)自動化方面,PLC作為“大腦”,在新一輪產業(yè)變革中的作用非常重要。

今天的PLC已不是傳統(tǒng)PLC

簡單來說,PLC是專用于工業(yè)控制的計算機,使用可編程存儲器存儲指令,執(zhí)行邏輯、順序、計時、計算等功能,并通過模擬或數學I/O組建,控制各種機械生產過程的裝置。其中,CPU又是PLC的大腦,執(zhí)行用戶程序、匯總、分析、處理從其他模塊采集到的信息。

智能工廠具有全面感知、優(yōu)化決策、精準執(zhí)行,實現自主業(yè)務管理和制造作業(yè)等特點。要實現智能制造,多功能、高性能的工業(yè)控制器不可缺位。以往的工業(yè)現場,同一臺設備、工藝段、產線,可能是多個控制器,例如工業(yè)機器人平臺,是機器人控制器+PLC、柔性加工單元為CNC+PLC。未來的智能工廠,需要將所有單元的控制,由一臺“大腦”控制。

來自貝加萊大中華區(qū)總裁肖維榮博士,曾在網絡公開課中提出,今天的PLC已經不是傳統(tǒng)的PLC。他指出,傳統(tǒng)的PLC在執(zhí)行多個任務時,是從逐個任務執(zhí)行,周而復始的。而貝加萊新一代PLC,在一個項目多個任務基礎上,系統(tǒng)分成多個任務等級,每個任務對應一個周期,按照周期長短設置優(yōu)先等級。

從中可以看出,新的PLC不是簡單執(zhí)行邏輯任務,而是能夠處理生產線中更加復雜的工藝。在遇到緊急事件中,新一代PLC的多任務處理功能,不至于像傳統(tǒng)PLC那樣采取中斷處理。換句話說,就是如今工業(yè)生產系統(tǒng)大腦,需要一款智能化程度極高的PLC。

也有業(yè)內人士指出,如今的大型PLC系統(tǒng)本身已是一個基于現場總線和局域網的分布式計算系統(tǒng),而支撐云模式分布式計算系統(tǒng)的相關技術應用于工業(yè)控制領域,將帶來工業(yè)控制系統(tǒng)體系結構、技術架構、產品形式、應用方式的革命性變革。制造轉向“智”造過程中,PLC領域需要研究課題仍然很多。

怎樣的PLC才能符合工業(yè)4.0的要求?

工業(yè)4.0大背景下,工廠網絡從封閉的局域網,走向與外部互聯互通,那么對PLC的通信模式也需要改變。PLC的通信系統(tǒng)可以通過ProfiNet、CC-Link、DeviceNet等組網構成更加復雜的控制系統(tǒng),但是許多PLC與智能工廠所需條碼掃描器、RFID閱讀器、傳感器、工業(yè)像機等設備不相匹配。智能制造的前提是采集數據,工廠的物資管理、設備管理等數據都要融入MES系統(tǒng)中,這樣才能為企業(yè)生產制造,物流倉儲、營銷管理實現全面的數字化提供更強大的硬件基礎。

由此看出,研發(fā)一臺符合工業(yè)4.0要求的PLC,存在著許多挑戰(zhàn),等待研發(fā)人士攻克。

首先,需要處理龐大的生產數據和日益復雜的算法。智能制造下,PLC需要存儲更多生產數據是必然的。一方面,消費終端對產品的個性化以及品質要求在提高,工廠需要提高生產的工藝水平、以及降低制造成本。為此,底層控制系統(tǒng)需要處理規(guī)模龐大的生產數據和邏輯關系;另一方面,為了處理大量生產數據,對PLC硬件背后的算法,提供更高要求。編寫一套好的算法,是存在一定的技術門檻。

其次,配套編程軟件設計的簡潔性。消費者對產品要求提高了,工廠生產復雜程度肯定會提升。需要PLC完成PID控制、網絡通信、高速計算器、位置控制、數據記錄、文本顯示等功能。這就意味著編程難度在不斷增加。并且,市面上不同品牌的PLC編程語言有異,工程師需要掌握多種編程語言。從終端的采購角度來說,工程師能夠做到一次學習、到處使用,減少企業(yè)在人員培訓、技術咨詢、系統(tǒng)調試和軟件維護方面的成本,才是一款實用的PLC產品。

再次,對下游具體應用場景的工程師操作習慣的理解。在PLC實用上,用戶會碰到所謂的日系、德系之分,兩者在軟件編程使用上各有千秋。由于PLC是軟件與硬件相結合的產品,不同的應用場景需要對PLC的軟件做相應調整。此外,不同應用場景,會衍生出工程師操作習慣不同。反過來,需要PLC供應商針對下游具體行業(yè),工程師操作習慣問題,對通用PLC軟件進行重構。無論任何行業(yè),新的制造環(huán)境下,PLC的軟件編程都是趨向于簡單易操作。

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