En comparación con la misión original del controlador lógico programable (PLC), el controlador de automatización tiene muchas más funciones que reemplazar el relé. Ahora, el controlador puede integrar lógica, movimiento, robótica y comunicarse con otras máquinas y sistemas de gestión. El rendimiento puede variar desde dispositivos simples hasta procesadores de múltiples núcleos.
La diferencia entre el PLC tradicional, el controlador de automatización programable (PAC) y la computadora de control industrial (IPC) se relaciona principalmente con la potencia de procesamiento y el rendimiento, pero los límites entre ellos se están difuminando gradualmente. Debido al cumplimiento de la especificación de programación 61131-3 de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC), el software de control ha logrado un cierto grado de estandarización. El potente sistema operativo en tiempo real que se ejecuta en segundo plano evita la dependencia del sistema operativo Microsoft Windows. Por lo tanto, el término" Control basado en IPC" puede ser más preciso si se cambia a" basado en Intel o basado en AMD" y puede reflejar los potentes procesadores convencionales utilizados.
Dado que los controladores de automatización actuales pueden hacer más cosas además del procesamiento lógico, el PLC puedeun término desactualizado. Debido a que todos los controladores de automatización son programables, el" P" en PAC también parece ser redundante. El controlador es básicamente una computadora que puede ejecutar múltiples sistemas operativos (en tiempo real, Microsoft Windows y Linux) en el mismo procesador. IPC se puede utilizar para el control, la recopilación de datos y nuevas tareas que surgen constantemente, como la informática de borde.
El tiempo de respuesta de la comunicación PLCI / O tradicional depende del rendimiento de la red, insensibleer de nodos, volumen de comunicación, rendimiento de la CPU y carga de la CPU; El uso de una integración más estricta y un diseño de tecnología abierta IEC61131, la gestión de software centralizada y la ejecución de programas descentralizados pueden mejorar el rendimiento.
Consideraciones sobre la función del controlador
En el mismo entorno de software y el mismo programa, ejecutar en el mismo procesador y coordinar las funciones de todas las máquinas se está convirtiendo en una tendencia popular. Esto requiere la sincronización de las funciones de la máquina y el uso de una estructura de código modular para hacer posible un enfoque organizado y cohesivo. Sin embargo, algunas áreas no necesitan tanto control integrado, como aplicaciones simples, no hay plan de expansión. La complejidad y los requisitos de rendimiento de la aplicación determinan las especificaciones del controlador. Hay muchos factores a considerar al elegir un controlador. Dependiendo de la aplicación, es posible que deba considerar las siguientes consideraciones.
Lógica
La demanda básica de control lógico es la razón por la que seguimos llamando a los controladores de automatización PLC. PLC open es una organización responsable de mantener y ampliar el alcance del estándar de programación IEC61131-3 y de gestionar una gran cantidad de conocimientos, formación y bibliotecas. Las actividades de la organización&van mucho más allá del alcance del control lógico, incluidos deportes, seguridad, arquitectura unificada OPC (UA), XML, etc.
Movimiento multieje
De acuerdo con diferentes requisitos, como la complejidad de la aplicación y la sincronización del movimiento, el controlador de automatización puede controlar docenas o incluso cientos de ejes de movimiento. Con el desarrollo de la Ley de Moore&y los estándares de la industria, ya no se necesitan controladores de robot o de movimiento independientes con redes de movimiento dedicadas.
La seguridad cibernética
En América del Norte, la seguridad de la red cableada sigue siendo la primera opción. La instalación de seguridad de la red y el equipo que controla la máquina funcionan en la misma red, lo que ha demostrado ser una función de control eficaz. La realización de la seguridad de la red se puede realizar desde el núcleo redundante en el procesador de control, al controlador de seguridad separado y luego a la entrada / salida de seguridad (E / S) en el sistema pequeño. La ciberseguridad también se extiende a la seguridad deportiva y las funciones del robot, lo que permite que las máquinas funcionen en un modo seguro en lugar de apagarse directamente, lo que puede proporcionar una excelente eficiencia operativa.
Integración de robot
El mismo controlador de automatización puede integrar varios robots Delta, robots SCARA, robots articulados y de pórtico, y otras funciones de la máquina. Además, es posible realizar funciones de movimiento en un entorno compatible con IEC61131-3. Debido al algoritmo de apilamiento incorporado al modo de ensamblaje, el controlador de robot dedicado puede continuar brindando funciones valiosas.
Supervisión de la máquina
Monitorear las condiciones de operación de las máquinas es una parte clave para predecir los programas de mantenimiento y reducir el tiempo de inactividad no planificado. El controlador se puede combinar con varios sensores existentes (como sondas de temperatura y acelerómetros) para monitorear la situación real. Antes de que ocurra una falla catastrófica, el monitoreo de la máquina también ayuda a detectar anomalías. El monitoreo de energía también se puede aplicar al uso de aire comprimido, el uso de gas natural en calentadores y secadores y el uso de agua en el proceso.
Procesamiento de datos
El controlador de automatización puede ser una red, un servidor OPCUA y un cliente. Tienen la función de recolectar datos de Internet Industrial de las Cosas (IIoT) y pueden recibir instrucciones desde la nube o terminal para optimizar el proceso. Los controladores de automatización generalmente envían datos al sistema de ejecución de fabricación (MES), la planificación de recursos empresariales (ERP), la eficiencia general del equipo (OEE), el módulo de plataforma confiable (TPM) y el software de gestión del ciclo de vida del producto (PLM). En el entorno de IIoT, también es muy importante recibir datos de análisis útiles.
Configuracion automatica
Anteriormente, la sustitución de nuevos componentes (como unidades) tenía que determinar y cargar manualmente la versión de firmware correcta para el dispositivo. Ahora, el controlador de automatización puede leer automáticamente el equipo y recordarle al técnico que realice los ajustes necesarios sin intervención manual.
Capacidad de comunicación
Hoy en día, incluso los controladores de bajo costo tienen uno o más puertos de comunicación Ethernet para comunicarse con HMI, sistemas de administración, programación y otras tareas que no son críticas en el tiempo. Para el controlador, ya es muy común soportar un cierto tipo de protocolo Ethernet industrial, como EtherNet / IP, EtherCAT, Powerlink, Profinet, etc., para formar una red determinista. Desafortunadamente, actualmente no existe un estándar Ethernet industrial universalmente reconocido que pueda proporcionar comunicaciones deterministas de alta velocidad adecuadas para el control de máquinas.Sin embargo, el desarrollo de Time Sensitive Networks (TSN) ha traído grandes expectativas. TSN, junto con OPCUA y OPCUA Pub-Sub (Pub-Sub), brindará más certeza a la serie IEEE802 de estándares Ethernet. Industrial Internet Alliance ha establecido un banco de pruebas para él, y muchos proveedores de automatización industrial han participado en él para demostrar la viabilidad de TSN en la comunicación de máquina a máquina.TSN es muy importante, principalmente porque para que IIoT funcione, es necesario darse cuenta de la interoperabilidad de la comunicación entre diferentes plataformas de control en la fábrica, la empresa y en la nube. Si se necesita una interfaz en serie, debe definirse específicamente, porque la comunicación en serie se utiliza menos actualmente.
Formulario de instalación
A continuación, se enumeran los 3 tipos más comunes de instalación de controladores de automatización.
1) IP20, instalación en armario: esta es una forma de instalación de uso común para los PLC tradicionales. Hay una HMI separada, que generalmente utiliza módulos de E / S de instalación remota o de placa posterior o módulos de E / S de instalación remota.
2) Sellado IP65 / 67 / 69K, instalación en la base o el panel frontal: esta forma integra HMI y controlador, y adopta una instalación de tipo balancín, que puede aprovechar al máximo las ventajas ergonómicas del dispositivo, por lo que se ha vuelto cada vez más popular. Además del control, este formulario también puede integrar funciones de PC para ejecutar varias aplicaciones de Microsoft Windows, como HMI, aunque la tendencia de HMI basada en Web es cada vez más obvia. En comparación con controladores similares, los controladores montados en la base suelen ser más costosos que los montados en panel, requieren deflectores de acero inoxidable y requisitos de sellado más altos.
3) IP20, ordenador industrial tipo armario, con HMI independiente: al igual que un formulario integrado, este formulario también se puede utilizar como controlador con un sistema operativo en tiempo real, varios sistemas operativos informáticos y servicios de red. El controlador puede ser independiente y la computadora industrial está dedicada a tareas que no son de control, como la computación de borde, niebla o nube. Las bibliotecas de historial, la serialización y la inspección visual también son aplicaciones comunes.Los proveedores de automatización avanzada pueden proporcionar a los usuarios una gama de productos PLC que satisfacen diferentes necesidades, por ejemplo, desde micro PLC con E / S fijas hasta PLC de rango medio y modular. Sistemas PLC que pueden manejar miles de E / S.
Escalabilidad
Aunque el entorno de desarrollo de software suele estar relacionado con el hardware (PLC ultrapequeños, micro, medianos y grandes), también es posible trabajar en un entorno de desarrollo independiente del hardware. Esto significa que el proyecto se puede programar primero y luego se puede seleccionar o cambiar el hardware de control. Esta flexibilidad se puede ampliar a los tipos de variadores y motores. El inversor o paso a paso de gama baja puede compartir el mismo programa con el servo de gama alta. Cuando se diseña una serie de dispositivos para permitir la reutilización de elementos clave del software, los requisitos de escalabilidad son particularmente críticos.
Rendimiento de la CPU
Hay muchos tipos, desde procesadores de gama baja hasta procesadores de varios núcleos para elegir, pero su rendimiento se superpondrá entre sí. Por lo tanto, se recomienda cooperar con el equipo de ingenieros de ventas y soporte técnico del proveedor de tecnología para elegir la mejor solución rentable para los requisitos de aplicación esperados, porque conocen mejor sus productos.Idealmente, el procesador debería poder ampliarse para que el software de control pueda ser compatible con todos los productos de la línea de productos del controlador. Los proveedores de tecnología de automatización prepararán un inventario suficiente de componentes importantes para garantizar la disponibilidad del producto y proporcionar servicios de migración para alternativas.Además, es necesario determinar si se requiere un funcionamiento silencioso y la temperatura ambiente esperada para instalar el controlador. Otras opciones de refrigeración incluyen ventiladores, aires acondicionados, radiadores y refrigeración por agua.
RAM
La memoria de estado sólido se ha vuelto muy popular en controladores de automatización, medios extraíbles (como tarjetas C-Fast) y aplicaciones instaladas permanentemente que son más sensibles a los costos. La ventaja de la memoria extraíble es que se puede reemplazar fácilmente, es conveniente realizar y almacenar copias de seguridad y es fácil ampliar la capacidad de la memoria.
Sin embargo, debe tener cuidado al utilizar tarjetas de memoria industriales y asegurarse de que el soporte cumpla con las especificaciones requeridas por la aplicación. Los diferentes tipos de almacenamiento tienen una vida útil diferente, que depende del ciclo de lectura y escritura. Este también es un tema que debe discutirse con los proveedores de automatización.