Het besturingssysteem van de machine is een belangrijk onderdeel van het ontwerp en de marktstrategie. Veel engineeringteams hanteren een gedecentraliseerde aanpak, waarbij ze meerdere PLC-treinen gebruiken voor verschillende machineprijzen, en vertrouwen op gateways van derden om oudere systemen te integreren. Dit verhoogt de kosten die verband houden met engineering, inventaris en locatieondersteuning, waardoor de operationele flexibiliteit wordt verminderd. Een andere benadering is het standaardiseren van één enkel platform dat kan worden uitgebreid over applicaties heen en dat kan communiceren met moderne en traditionele protocollen.
Het gebruik van beleid dat geen verband houdt met elkaar kan inefficiënt zijn. Het beheren van meerdere verschillende PLC-treinen zorgt voor managementproblemen bij training en inventarisatie, terwijl extra hardware, complexiteit en potentiële storingspunten aan het systeem worden toegevoegd. Kunnen deze problemen echter volledig door één platform worden opgelost? In dit artikel wordt het Siemens SIMATIC S7-1200-ecosysteem als voorbeeld genomen om te onderzoeken hoe aan de schaalbaarheids- en connectiviteitsvereisten kan worden voldaan.
Schaalbaarheidsuitdagingen voor OEM's
De productlijn van de OEM hanteert doorgaans een ‘goed, goed, best’-model, waarbij de complexiteit van de machine varieert afhankelijk van de functie die erin zit. Hoewel dit logisch is, is het ook een uitdaging om een economisch en praktisch besturingssysteem voor een instapvliegtuig te specificeren dat voldoende is om een high-end vliegtuig te besturen. Voor dit doel kunnen de volgende algemene oplossingen worden gebruikt.
Meerdere besturingsplatforms: Het gebruik van verschillende PLC's voor elk machineniveau lijkt kosteneffectief per eenheid, maar genereert stroomafwaartse kosten zoals training, programmering en inventaris van reserveonderdelen. Met deze aanpak moeten ingenieurs volledig vertrouwd zijn met een verscheidenheid aan programmeeromgevingen en moeten OEM's en eindgebruikers een grotere en complexere inventaris van reserveonderdelen voorbereiden.
Overmaatse vaste I/O-PLC: Het selecteren van een enkele grote PLC vereenvoudigt het programmeren, maar zorgt ervoor dat instapmodellen hun concurrentievermogen verliezen omdat de stuklijstkosten redundante capaciteit omvatten die niet wordt gebruikt. Deze aanpak biedt ook beperkte flexibiliteit voor toekomstige wijzigingen. Omdat alle vaste I/O-punten zijn toegewezen, zelfs als de gebruiker slechts één sensor toevoegt, kan een herontwerp nodig zijn, wat kostbaar en tijdrovend is.
Een praktische oplossing is het gebruik van een modulair besturingsplatform, gekenmerkt doordat de CPU nauwkeurig configureerbaar is via de voor elk machinemodel benodigde I/O-interfaces.
Voldoen aan uitdagingen op het gebied van brownfieldsysteemconnectiviteit
Hoe kunnen state-of-the-art machines effectief communiceren in een fabriek met behulp van technologie van de vorige generatie? Dit is het kernprobleem waarmee systeemintegratoren worden geconfronteerd in het brownfield-dilemma, waarbij nieuwe machines die moderne protocollen zoals PROFINET gebruiken, vaak moeten worden geïntegreerd met bestaande apparaten die afhankelijk zijn van seriële protocollen zoals Modbus RTU's. Daarom moet het nieuwe systeem communiceren met traditionele VFD-, weegschaal- en andere apparatuur via seriële RS-485-communicatie. Twee veel voorkomende oplossingen voor deze problemen zijn:
Protocolgateway van derden: de externe gateway kan worden geschakeld tussen PROFINET en Modbus RTU, maar dit zal extra hardwarekosten, potentieel storingspunten en onafhankelijke softwaretools voor configuratie met zich meebrengen. Het in kaart brengen van gegevens tussen twee systemen kan omslachtig zijn en de foutdiagnose van communicatieproblemen kan zeer complex zijn, waardoor de diagnose van twee verschillende apparaten nodig is, meestal van verschillende fabrikanten.
Industriële pc (IPC) met aangepaste code: IPC met aangepaste communicatiesoftware is een krachtige maar dure complexe oplossing, die het onderhoud van het pc-besturingssysteem in de fabriek introduceert. Deze strategie vereist gespecialiseerde ontwikkelingsvaardigheden op IT- en softwaregebied, waarover traditionele automatiseringsteams niet altijd beschikken, en kan resulteren in oplossingen die kwetsbaar en moeilijk te onderhouden zijn.
Moderne controllers zullen traditionele communicatieprotocollen ondersteunen om de architectuur te vereenvoudigen en gecentraliseerde configuratie te bieden.