Udostępnij Udostępnij Udostępnij Udostępnij Print

Ewolucja PLC: w kierunku nowych funkcji i większej wydajności

-- środa, 23 czerwiec 2021

Po dwóch latach silnej ekspansji rozwój rynku programowalnych sterowników logicznych (PLC) ostro wyhamował. Według firmy analitycznej IHS Markit/Technology w 2020 r. z powodu pandemii stopa wzrostu tego segmentu wyniosła niemal zero – głównie ze względu na spadek popytu ze strony przemysłu przetwórczego.

W 2020 r. światowy rynek sterowników PLC wzrósł zaledwie o 1% w stosunku do roku poprzedniego – po 12-proc. wzroście w 2018 r. i dalszej ekspansji na poziomie 9% w 2019 r.

– Załamanie to było efektem spadku popytu ze strony takich branż, jak motoryzacja, produkcja półprzewodników, przemysł elektroniczny i produkcja maszyn – wyjaśnia Daisuke Muto, starszy analityk ds. technologii produkcji w IHS Markit/Technology. – Trend ten został zapoczątkowany jeszcze w pierwszym kwartale 2019 r. W kolejnych latach spodziewamy się jednak nieznacznego wzrostu sprzedaży i stabilizacji na rynku PLC.

Innowacje napędzają rozwój PLC

Na stabilność owego rynku w dłuższej perspektywie wpływ będą miały m.in. innowacje technologiczne wdrażane w sektorze przemysłowym. Nowe technologie, takie jak chmura, sztuczna inteligencja (SI) czy nowe formy komunikacji, mocno odcisnęły już swoje piętno na segmencie sterowników PLC, otwierając drogę do zwiększenia ich różnorodności i zakresu aplikacji w zautomatyzowanych systemach sterowania.

Dostępne dziś na rynku rozwiązania z tego zakresu oferują szereg funkcji, takich jak diagnostyka, obsługa robota oraz precyzyjna kontrola jakości. Zaś ich rosnąca moc obliczeniowa sprawia, że wydają się wręcz idealnym narzędziem do obsługi algorytmów sztucznej inteligencji i/lub pracy w charakterze oprogramowania chmurowego bazującego na SI. Algorytmy sztucznej inteligencji nie są bowiem z reguły częścią platform chmurowych, lecz funkcjonują jako odrębne systemy, które można wbudować w architekturę PLC. „Ucząc się” aplikacji obsługiwanych przez sterownik, algorytmy te mogą tworzyć dla nich automatycznie odpowiednie programy, np. umożliwiające sterowanie systemami robotycznymi, wizualną kontrolę jakości w zakładach produkcyjnych czy podjęcie decyzji w oparciu o dane w celu realizacji modelu predykcyjnego utrzymania ruchu.

Dzięki nowym metodom komunikacji sterowniki PLC mogą już dziś porozumiewać się z chmurą bez konieczności stosowania bramek komunikacyjnych czy hostów. Można je dostosować do potrzeb konkretnej aplikacji, co ma istotne znaczenie w przypadku modernizacji istniejących linii produkcyjnych i uzupełniania ich o łączność sieciową. Zaś producentom maszyn umożliwiają skrócenie czasu wejścia produktu na rynek.

Coraz częściej zaawansowane sterowniki PLC są wyposażane także w wielordzeniowe procesory, dzięki czemu użytkownicy mogą zainstalować w nich większą liczbę aplikacji. Ich producenci zaś mocno inwestują w przetwarzanie brzegowe, co zapewnia ich produktom możliwość przetwarzania danych w czasie rzeczywistym i usprawnia przesył danych do chmury.


Programowanie robotów offline przynosi szereg korzyści

Automatyzacja znacznie przyspiesza produkcję przemysłową. Jednak wygenerowane dzięki niej oszczędności szybko maleją, jeśli uwzględnimy czas poświęcany na programowanie robotów. Rozwiązaniem może być programowanie offline, które skraca czas wstępnej parametryzacji, programowania i przezbrajania robota.

Narzędzia do programowania offline umożliwiają operatorom tworzenie cyfrowych reprezentacji środowiska produkcyjnego na ekranie komputera. Symulacje takie pozwalają im sprawdzić, jak robot będzie się zachowywał w owym środowisku. Dzięki programowaniu offline integratorzy systemów robotycznych są w stanie wdrażać środki automatyki również w tych sektorach, które nie mogą sobie pozwolić na przestoje, konieczne w przypadku konwencjonalnych metod programowania.

Programowanie offline wymaga znacznie mniej czasu niż uczenie robota metodą „z punktu do punktu”. Pozwala na szybkie tworzenie programów wykonawczych i ich testowanie na symulowanej linii produkcyjnej w czasie, gdy robot wykonuje inne czynności. Dzięki temu nie tylko redukuje koszty, ale przyspiesza także zmiany w programach wykonawczych, przynosząc podwójne korzyści.

Jednak oprogramowanie do programowania offline to coś więcej niż tylko symulator robota. Daje bowiem programistom i operatorom możliwość testowania aktualizacji i przewidywania, jak wpłyną one na pracę linii produkcyjnej. Zaś jego prostota sprawia, że do jego obsługi nie jest wymagana zaawansowana wiedza z zakresu programowania.

Koszty implementacji narzędzi do programowania offline szybko się zwracają – przede wszystkim dzięki wzrostowi efektywności produkcji i programowania. A ponieważ można je dostosować do niemal każdej aplikacji, kierownicy produkcji mogą wykorzystać je do planowania i wprowadzania zmian bez ponoszenia dużych nakładów na testy w realnych warunkach produkcyjnych.

Pięć zalet programowania robotów offline

Korzyści płynące z zastosowania narzędzi do programowania robotów offline powodują, że opłaca się je zastosować niemal w każdym systemie robotycznym. Oferują bowiem aż pięć wzajemnie powiązanych zalet: 1) skracają czas uruchomienia aplikacji, 2) przyspieszają wprowadzanie zmian w programach wykonawczych, 3) skracają programowanie złożonych zadań, 4) pozwalają uniknąć przestojów i 5) przyspieszają przezbrajanie robota.

 

 


Gdzie leży problem?

Wszystko wskazuje na to, że produktywność i efektywność procesów składających się na cykl produkcji nadal będzie rosła. Niestety, minie jeszcze sporo czasu, zanim na rynku pojawi się nowa generacja sterowników PLC zdolnych sprostać wymogom tego typu aplikacji.

- Ze względu na dużą złożoność aplikacji przemysłowych, znaczne zróżnicowanie proces w produkcyjnych i wysokie wymagania co do niezawodności i stabilności stosowanych w nich rozwiązań minie jeszcze kilka lat, zanim na rynku pojawią się masowo produkowane sterowniki PLC wyposażone w sztuczną inteligencję – stwierdza Daisuke Muto.


Czujniki temperatury też można zhakować

Monitorowanie i regulacja temperatury w czasie rzeczywistym ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia bezpieczeństwa i właściwego przebiegu szeregu istotnych procesów – od inkubacji po reakcje chemiczne w przemyśle. Okazuje się jednak, że urządzenia te można zhakować.

Czujniki temperatury i szerzej: systemy sterowania temperaturą zapewniają odpowiednie dostosowanie temperatury danego systemu do wymogów wynikających z realizowanych w nim procesów, gwarantując, że procesy te pozostają bezpieczne dla otoczenia. Zespół naukowców prowadzony przez prof. Kevina Fu z Uniwersytetu Stanu Michigan i laboratorium prof. Xiali Hei na Uniwersytecie Stanu Luizjana w Lafayette dowiódł jednak, że czujniki te, zwłaszcza stosowane w urządzeniach wrażliwych na różnice temperatur, np. komorach termicznych czy inkubatorach, można bardzo łatwo zhakować przy wykorzystaniu fal elektromagnetycznych.

Ich podatność na ataki wynika w prostej linii z wrażliwości analogowych elementów pomiarowych. W trakcie testów wykorzystano niezamierzone zjawisko rektyfikacji we wzmacniaczu, spowodowane zakłóceniami elektromagnetycznymi o określonej długości fali. Naukowcy pod wodzą Sary Rampazzi z Uniwersytetu Stanu Michigan i Yazhou Tu z Uniwersytetu Stanu Luizjana wykazali, że intruz może zdalnie manipulować pomiarami realizowanymi przez czujnik temperatury – i to bez fizycznej ingerencji w architekturę systemu i wyzwolenia automatycznego alarmu temperatury. W efekcie z odległości wielu metrów lub z sąsiedniego pomieszczenia może bez problemu oszukać system wewnętrznej kontroli temperatury w inkubatorze, aby zwiększyć ją lub zmniejszyć do niebezpiecznego poziomu.

Szczególnie podatne na ataki są analogowe czujniki temperatury bazujące na termoparach czy termistorach NTC oraz termometry rezystancyjne (RTD). Aby się przed nimi chronić, naukowcy radzą zastosować analogowy czujnik odchyłek, który wykryje zakłócenia w podatnym na atak paśmie częstotliwości. Po identyfikacji zakłóceń oprogramowanie systemowe wykorzysta dane o sygnale, aby określić wiarygodność danych zbieranych przez czujnik temperatury. Na razie naukowcy stworzyli prototyp takiego urządzenia.


Mark T. Hoske, redaktor naczelny, Control Engineering USA


Przeczytaj także

 

Zobacz także

  •   Wydarzenia  
  •   Katalog  

Wydarzenia

Katalog

Sparkrobots
Sparkrobots
Roździeńska 1B
40-382 Katowice
tel. 570 670 969

zobacz wszystkie



O nas   |   Reklama   |   Mapa strony   |   Kontakt   |   Polecane strony   |   RSS   |   Partnerzy   |   
Copyright © 2003-2021 Trade Media International
zobacz nasze pozostałe strony
Trade Media International Inżynieria & Utrzymanie Ruchu Control Engineering Polska MSI Polska Inteligentny Budynek Design News Polska Almanach Produkcji w Polsce