W ostatnich latach wspomniane systemy przechodzą dynamiczną transformację, dostosowując się do wymagań Przemysłu 4.0 i wymogów integracji z systemami IIoT (Industrial Internet of Things). Przyszłość tych urządzeń, według wielu opinii, ściśle związana jest z rozwojem sztucznej inteligencji, edge computing oraz standardów komunikacyjnych. Zwiększone możliwości obliczeniowe i rozbudowane funkcje bezpieczeństwa sprawiają, że jeszcze lepiej służą nowoczesnym środowiskom produkcyjnym. W najnowszych rozwiązaniach sterowników i kontrolerów automatyki wdraża się bezpośrednie połączenie z platformami chmurowymi, opcje zdalnego monitorowania i diagnostyki, analizę predykcyjną oraz automatyczne aktualizacje oprogramowania.
Jak zmienia się sterowanie i kontrola?
Tradycyjne sterowniki PLC (Programmable Logic Controllers) przeszły w ciągu ostatnich lat znaczącą ewolucję. Od dekad rewolucjonizowały sposób, w jaki zarządzamy procesami przemysłowymi, zastępując skomplikowane układy przekaźnikowe elastycznymi systemami programowalnymi. Ich niezawodność, łatwość programowania oraz modułowa konstrukcja sprawiały i sprawiają, że znajdują zastosowanie w praktycznie każdej gałęzi przemysłu – od prostych procesów produkcyjnych po złożone linie technologiczne.
Najnowszy etap rozwoju PLC to m.in. zwiększanie ich mocy obliczeniowej, w którym obserwujemy rozbudowę możliwości komunikacyjnych, dodawanie zaawansowanych funkcji diagnostycznych, wsparcie dla nowych generacji protokołów przemysłowych, integrację nowoczesnych systemów zabezpieczeń. Programowalne kontrolery automatyki (Programmable Automation Controller, PAC) łączą sterowniki PLC, ich znane zalety i możliwości z komputerami przemysłowych. Funkcje takich zintegrowanych systemów to m.in. obsługa zaawansowanych algorytmów sterowania, przetwarzanie dużych ilości danych z rozbudowaną analityką procesową i inne opcje, w tym również integracja z systemami wizyjnymi.
Dziś bez PLC i PAC trudno sobie wyobrazić w przemyśle np. sterowanie procesami ciągłymi i liniami montażowymi, integrację robotów przemysłowych i transportu, zarządzanie recepturami w liniach produkcyjnych, pakowanie i paletyzację, kontrolę jakości, zaś w energetyce zarządzanie sieciami energetycznymi, kontrolę stacji transformatorowych, monitoring instalacji OZE.
Jednym z przykładów wdrożeń sterowników nowej generacji są dostarczane przez Siemensa do zakładów produkcyjnych BMW rozwiązania nowej generacji sterowania maszyn o nazwie Sinumerik One. W zakładzie produkcyjnym Steyr w Austrii ich zadaniem jest obsługa produkcji obudowy silnika elektrycznego. Według Siemensa, nowy typ sterownika przewyższa poprzednie generacje pod względem szybkości działania programowalnych PLC, a także jeśli chodzi o wydajność układów sterowania numerycznego maszyn CNC w zakresie operacji, prędkości obróbki, gromadzenia danych i mocy obliczeniowej.
Kontrolery i sterowniki najnowszej generacji opracowane przez firmę Dematic wdraża również Coca-Cola, automatyzując swój magazyn w Cincinnati. Zarządzają one procesami pracy automatycznych pojazdów (AGV), transportujących ładunki do rotatorów palet, które za pomocą systemu automatycznego magazynowania i poboru AS/RS odbierają palety i umieszczają je w miejscu przechowywania – oprogramowanie Warehouse Management System (WMS) zarządza zaś zamówieniami i wybiera palety spełniające wymagania zamówienia z miejsca przechowywania w strukturze regałów i transportuje je do rotatora ładunku, gdzie AGV odbiera je i zabiera do doku wysyłkowego.
Nowoczesne kontrolery Mitsubishi Electric, takie jak MELSEC iQ-R, znajdują wdrożenia w wielu miejscach – od zarządzania odpadkami przez sieć hotelarską Radisson Blu, poprzez fabryki produktów mlecznych w norweskich zakładach, aż po produkcję nowej generacji silników elektrycznych dla Renault Group. Implementacja nowego systemu kontrolerów Mark* VIe firmy GE Vernova w zakładach energetycznych w Zjednoczonych Emiratach Arabskich – cechująca się m.in. adaptacyjnym systemem sterowania spalaniem – zwiększyła sprawność energetyczną zakładów o ok. 2%. Wdrożenie kontrolerów firmy Yokogawa, CENTUM VP, przez energetyczne przedsiębiorstwo Saudi Electricity Company (SEC), w tym systemu zaawansowanej kontroli procesów (APC), miało, według doniesień, podnieść wydajność produkcji o 3%.
Jak widać, innowacje w dziedzinie sterowników i kontrolerów przynoszą realne korzyści. Przyszłe kierunki rozwoju tej dziedziny to przechodzenie na adaptacyjne systemy sterowania i optymalizację procesów w czasie rzeczywistym. Wyzwaniami będą – migracja starszych systemów, integracja z nowymi, przy zachowaniu ciągłości produkcji i nieustannym dążeniu do optymalizacji kosztów, a także nieodłączny dziś wymóg ochrony przed cyberzagrożeniami oraz zapewnienie odtwarzalności.
