Programowalne sterowniki automatyki

Kiedy w 2001 roku Craig Resnick, analityk z firmy ARC Advisory Group zaproponował nazwę programowalne sterowniki automatyki (z ang. Programmable Automation Controllers – PACs) dla nowoczesnych, zaawansowanych technologicznie urządzeń programowalnych pojawiających się na rynku, niewielu spodziewało się, że w ciągu kilku następnych lat odegrają one tak istotną rolę.

Rynek stosunkowo szybko zaakceptował nową nazwę – sterowniki PAC – dzięki której możliwe było łatwe zidentyfikowanie grupy produktów, z jakimi klienci mają do czynienia. Niektórzy producenci / dostawcy sterowników programowalnych nazwę tę odrzucają, twierdząc, że wiele z cech programowalnych sterowników automatyki obecnych jest w ich nowych rozwiązaniach – nowych modelach sterowników PLC. Trudno im przy tym odmówić racji – postęp w tej dziedzinie w ciągu ostatnich dwóch, trzech lat jest bowiem imponujący, a liczba modeli sterowników dostępna na rynku stale rośnie (Control Engineering Polska, luty 2007 i maj 2006, Raport na temat sterowników PLC na polskim rynku).

Inżynierowie automatycy stale poszukują nowych technologii – w celu efektywniejszej realizacji problemów, napotykanych podczas automatyzacji procesów produkcyjnych: procesów wytwarzania, sterowania logicznego, regulacji PID, sterowania ruchem, obsługi systemów wizyjnych czy wreszcie zarządzania produkcją, wizualizacji procesu, projektowania interfejsu użytkownika oraz integracji systemów sterowania z wyższymi warstwami fabryki, wliczając w to komputerowe systemy wspomagania zarządzania i produkcji.

Urządzenia sterujące, stosowane w przemyśle ewoluowały, przez co sterowniki programowalne zaczęto stosować w dziedzinach (poza szeroko rozumianym sterowaniem logicznym), w których do tej pory nie przodowały:

  • zamiast analogowych / mikroprocesorowych regulatorów PID – obecnie funkcje te są elementami bibliotek programistycznych,
  • zamiast dedykowanych regulatorów temperatury, przepływu, ogólnie wielkości ciągłych,
  • zamiast dedykowanych rozwiązań sterowania ruchem – obecnie stosowane są moduły rozszerzeń funkcjonalności sterowników, przeznaczone do realizacji funkcjonalności sterowania ruchem, obliczeń mechanizmu krzywkowego czy interpolacji liniowo-kołowej na potrzeby obrabiarek CNC,
  • zamiast specjalnych paneli wizualizacyjnych czy nawet oprogramowania SCADA – obecnie niektóre modele sterowników mają wbudowane ekrany, dzięki którym możliwa jest realizacja interfejsu HMI, a nawet rozbudowanych aplikacji wizualizacyjnych.

Programowalne sterowniki automatyki, pojawiając się na rynku w roku 2001/2002, umożliwiały realizację wszystkich z wyżej wymienionych funkcji. Sterowniki PAC są odpowiedzią producentów na rosnące wymagania aplikacji oraz inżynierów automatyków. Resnick zauważył, że: – Dostawcy systemów automatyki ciągle udoskonalają oferowane przez siebie sterowniki PLC, chcąc udostępnić użytkownikom funkcje, których ci ostatni oczekują. Dodatkowa funkcjonalność pozwala wyodrębnić nową klasę urządzeń. Programowalne sterowniki automatyki (PAC) oferują użytkownikom: otwartość standardów przemysłowych, jednolitą platformę projektową i programistyczną oraz zaawansowane możliwości.

– Nowe określenie (PAC) wprowadzone zostało po to, aby ułatwić użytkownikom wyznaczenie granicy potrzeb budowanych przez nich aplikacji, a producentom-wytwórcom systemów automatyki – jasne określenie możliwości proponowanych przez nich produktów – dodaje Resnick.

Więcej informacji na temat programowalnych sterowników automatyki znaleźć można w książce „Programowalne sterowniki automatyki” (K. Pietrusewicz, P. Dworak. Wydawnictwo NAKOM, Poznań – planowana data wydania – koniec marca 2007) oraz na stronie internetowej: www.kpietrusewicz.com/pac/.

Strony internetowe firm, produkujących PACi:

Rockwell Automation – www.ab.com/programmablecontrol/pac

Advantech – www.advantech.com

Ascon – www.ascon.pl

Beckhoff – www.beckhoff.pl

Bernecker&Rainer – www.br-automation.com

Control Technology Corporation www.ctc-control.com

GE Fanuc – www.gefanuc.com/en

ICP DAS USA – www.icpdas-usa.com

National Instruments – www.ni.com/pac

Opto22 – www.opto22.com

SoftPLC Corporation www.softplc.com/pac.php

ce

Dr inż. Krzysztof Pietrusewicz jest adiunktem
w Instytucie Automatyki Przemysłowej
na Politechnice Szczecińskiej.

 


Programowalne sterowniki automatyki charakteryzują następujące cechy:

  • wielokryterialna funkcjonalność, rozumiana jako możliwość tworzenia aplikacji różnego rodzaju: sterowania logicznego, sterowania ruchem, napędami oraz regulacji ciągłej, w ramach jednej platformy sprzętowej;
  • pojedyncza wielozadaniowa platforma sprzętowa, dzięki której możliwe jest przechowywanie danych procesowych oraz wewnętrznych w jednej, wspólnej dla całości, bazie danych;
  • narzędzia programistyczne, dzięki którym możliwe jest projektowanie aplikacji dla wielu maszyn czy procesów;
  • otwarta, modułowa architektura, odzwierciedlająca strukturą aplikacje przemysłowe od poziomu maszyn do jednostek zarządzania produkcją fabryki;
  • wykorzystanie wielu standardów komunikacji, języków programowania oraz innych, dzięki czemu dane mogą być w prosty sposób wymieniane pomiędzy produktami (systemami) pochodzącymi od wielu dostawców. 


 Co otrzymamy w wyniku połączenia komputera PC i sterownika PLC?

Programowalne sterowniki automatyki – hybrydowe połączenie komputera osobistego (PC) i programowal- nego sterownika logicznego (PLC) – można traktować jako krok w ewolucji urządzeń programowalnych w przemyśle. Sterowniki PAC mogą realizować wszystkie funkcje sterown- ików PLC w sposób bardzo elastyczny i efektywny, charak- terystyczny dla komputerów PC.

Architektura sterowników PLC:

  • oprogramowanie charakterystyczne dla danego producenta,
  • deterministyczny wielozadaniowy system operacyjny czasu rzeczywistego,
  • przemysłowy wygląd i konstrukcja mechaniczna.

Architektura komputerów PC:

  • oprogramowanie w pełni tworzone przez użytkowników,
  • systemy operacyjne ogólnego zastosowania,
  • mogą, ale nie jest regułą, że mają odporną mechanicznie obudowę.

PC, PLC, PAC łączy:

  • wykorzystanie jednostki centralnej do wykonywania obliczeń,
  • istnienie wewnętrznej szyny danych oraz modułów wejść / wyjść,
  • pamięć operacyjna,
  • pamięć programu / danych,
  • moduły wejść / wyjść procesowych,
  • interfejsy komunikacyjne.