Sterowniki programowalne - raport z rynku

Część 1: rynek

Rynek odporny na koronawirusa

Rynek związany z produkcją i dystrybucją sterowników programowalnych, powiązanych komponentów oraz innych urządzeń z obszaru sterowania ma długą historię rozwoju i jest niezmiennie ważny dla sporej grupy dostawców. Zeszła dekada charakteryzowała się tu dobrą sytuacją, czemu sprzyjała niezła koniunktura w przemyśle, rosnące potrzeby ze strony producentów maszyn, a także możliwości stosowania sterowników w nowych aplikacjach, w tym związanych z Przemysłem 4.0.

Jak w powyższym kontekście wyglądają realia w epoce pandemii COVID-19? Czy spowodowała ona zmiany o charakterze krytycznym, czy też umiarkowane spadki? Sytuacja okazuje się nie być taka zła.

Syntezując uzyskane w badaniu odpowiedzi, można wskazać następujące trendy:

Brak zauważalnego wpływu na działalność dystrybucyjną lub mały spadek obrotów – takich odpowiedzi było sporo, nawet 2/3 wszystkich komentarzy. Jeżeli wystąpiły spadki sprzedaży, to były one albo niewielkie, albo praktycznie niezauważalne.
Istotny wpływ (negatywny) – takich odpowiedzi pojawiło się kilka, respondenci wskazywali tu na spowolnienie inwestycji, spowolnienie tempa realizacji projektów, a także problemy związane z kłopotami z personelem. Dwie-trzy odpowiedzi dotyczyły przesuwania lub wstrzymywania inwestycji, a co za tym idzie też zakupów, natomiast żaden z ankietowanych nie uznał, że zachodzące wydarzenia miały charakter przełomowy.
Zmiany pozytywne – pojedynczy respondenci wskazywali korzystne aspekty pandemii, w tym m.in. "skutkujące zwiększeniem obrotów ze względu na plany automatyzacji wielu zadań, a także zwiększone zainteresowanie automatyką i robotyką". Inny taki komentarz to: "ogólnie COVID-19 wpłynął na rynek automatyki pozytywnie, klienci decydują się na realizacje systemów automatyki w obszarach".

Rys. 1

Gdyby dokonać przeliczenia głosów, co jest wprawdzie zadaniem karkołomnym, bowiem pytaliśmy o ocenę jakościową, to można podsumować, że pandemia w niewielkim i niekoniecznie negatywnym stopniu wpłynęła na branżę. Widać tutaj również pewną dynamikę, bowiem "po początkowym spadku i zatrzymaniu produkcji w zakładach produkcyjnych, od jesieni [2020 roku] nastąpiło ożywienie i stały rozwój i wzrost zapotrzebowania na komponenty". Spostrzeżenia te potwierdzili również inni respondenci, wskazując na przesuwanie inwestycji w czasie. Jeden z nich dodał tu kolejną ciekawą opinię: "[Pandemia] przyspieszyła automatyzację tych procesów, w których czynniki ludzki odgrywał dużą rolę. Zmieniły się też preferencje zakupowe klientów i coraz śmielej rynek sięga po produkty, które prócz automatyzacji dostarczają wartości dodanej w postaci predykcji zachowań systemu oraz wpływu zewnętrznych czynników na prowadzony proces produkcyjny. [Zwiększyła ona również] zainteresowanie PLC/PAC ze zdalnym dostępem poprzez PLC do wszystkich urządzeń w maszynie".

Finalnie, o tym, że wpływ netto pandemii na rynek nie był specjalnie negatywny, przekonuje statystyka, którą przedstawiamy na rys. 1. Praktycznie żaden z respondentów nie uznał, że sytuacja w branży dystrybucji PLC i PAC jest zła – większość podawanych odpowiedzi to "dobra", pojawiło się też kilka "bardzo dobra".

Piotr Olech

Beckhoff Automation

Czego szukają klienci? Jakich możliwości systemów sterowania oczekują?

W dobie Przemysłu 4.0 funkcjonalność, jaką daje klasyczny sterownik PLC, przestaje być wystarczająca. Klienci szukają nie tylko możliwości realizacji algorytmu sterowania, ale także jednoczesne logowania danych na tej samej platformie, tak aby zrealizować ich lokalne buforowanie czy choćby natywną integrację z chmurowymi systemami analizy danych. Nawet w najmniejszych i najprostszych maszynach pojawia się coraz większy wpływ świata IT oraz możliwości integracji dodatkowych funkcjonalności.

Dlatego właśnie nasi klienci najczęściej wybierają sterowniki typu Embedded PC, czyli połączenie architektury sterownika PLC z mocą obliczeniową i możliwościami komputera przemysłowego. System czasu rzeczywistego TwinCAT PLC Runtime realizuje zadania sterowania, a klasyczny system operacyjny umożliwia realizację funkcji dodatkowych, zwyczajowo realizowanych po stronie IT, choćby takich jak UPS, obsługa bazy danych, dostęp zdalny czy uruchomienie narzędzia programistycznego w samym sterowniku.

Jeszcze kilka lat temu zdarzały się sytuacje, gdy klienci decydowali się na klasyczny sterownik PLC ze względów ekonomicznych, jednak rozwój systemów Embedded PC i ich coraz niższa cena sprawiły, że dzisiaj klienci decydują się na klasyczny PLC bardzo rzadko, a zastosowanie przekaźników programowalnych właściwie zupełnie zniknęło z rynku. To, co nie zmieniło się w wymaganiach klientów, to wymóg stabilności i prędkości działania. Maszyny muszą być coraz szybsze i coraz bardziej wydajne. Dlatego każdy nasz Embedded PC w standardzie obsługuje najszybszy na świecie protokół EtherCAT.

Jak ważne jest oprogramowanie narzędziowe? Czy następuje jego unifikacja?

Zdecydowanie tak. Zwłaszcza producenci maszyn zwracają uwagę na to, jakie funkcje ma narzędzie programistyczne. Dzieje się to z czysto pragmatycznych powodów. Łatwo sobie wyobrazić, że w przypadku budowy maszyny integracja sterowania PLC, obsługi napędów, wizualizacji i systemów wizyjnych powinna być jak najszybsza i jak najłatwiejsza. Sytuacja, w której do każdej funkcjonalności potrzebne jest osobne narzędzie, jest niekorzystna na wielu poziomach. Przede wszystkim jest kosztowna, a ich integracja ze sobą czasochłonna.

Dodatkowo ciągłe przenikanie się branży automatyki z branżą IT skutkuje pojawianiem się kolejnych praktycznych potrzeb, takich jak choćby integracja z systemami kontroli wersji tak, by łatwo zarządzać stworzonym algorytmem, czy też odpowiednie zabezpieczenie własnej wiedzy technicznej przed nieautoryzowanym użyciem. Przysłowiową wisienką na torcie jest coraz częściej pojawiający się wymóg klientów, żeby narzędzie programistyczne było darmowe.

Dlatego właśnie Beckhoff wprowadził nowe narzędzie programistyczne TwinCAT 3, które jest odpowiedzą na współczesne potrzeby. Darmowe narzędzie programistyczne, zintegrowane w środowisko Visual Studio, to połączenie niezawodności automatyki z elastycznością IT. Nasze narzędzie programistyczne umożliwia nie tylko obsługę wszystkich zadań automatyki, czyli PLC, napędów, CNC, safety, wizualizacji i analizy obrazu, z poziomu jednego środowiska, ale także umożliwia integrację z systemami kontroli wersji, szyfrowanie kodu oraz udostępnia szeroki wachlarz narzędzi diagnostycznych jak software’owy oscyloskop oraz możliwość pełnej symulacji i generowania licencji realtime. I wszystko to za darmo.

Które sektory są najważniejsze?

Omawianymi urządzeniami zainteresowani są zarówno producenci maszyn i urządzeń, integratorzy systemów, jak też klienci końcowi, w szczególności zakłady produkcyjne. Jeżeli chodzi o branże przemysłu, to szczególnie wysoko w statystyce (rys. 2) znalazły się sektory spożywczy i motoryzacyjny, na kolejnych miejscach uplasowały się: branża chemiczna i inne obszary produkcji dyskretnej. Oczywiście, zależnie od obszaru zastosowań, mogą tutaj być wykorzystywane sterowniki programowalne, komputery przemysłowe, jak też inne rozwiązania sterowania – np. systemy rozproszone (DCS), co dotyczy przykładowo branży chemicznej. Jako że dzisiaj większość inwestycji to rozbudowy lub modernizacje istniejących obiektów, do takich właśnie aplikacji trafiają omawiane urządzenia. Ich rynki zbytu powiązane są również z energetyką (zarówno zawodową, OZE, jak też systemami zasilania różnych obiektów), automatyką budynkową (obiekty komercyjne i budynki użyteczności publicznej), a także w transportem. O ile procentowo podawane na rysunku wartości różnią się od dotychczasowych tego typu statystyk, o tyle całość zestawienia jest podobna.

Rys. 2

Również prognozowana przyszłość branży nie zaskakuje. W kolejnych latach dostawcy PLC, jak można sądzić po wynikach badania, będą koncentrowali się na obsłudze już im dobrze znanych rynków. Takimi są przede wszystkim: sektor produkcji spożywczej i napojowej, motoryzacyjny oraz maszynowy (OEM). Wszystkie one znalazły się na topowych miejscach w jednym z punktów ankiety badawczej (rys. 3). Do kolejnych istotnych obszarów zaliczono: branżę budynkową i zastosowania HVAC, sektor wodociągowo-kanalizacyjny, energetykę oraz logistykę i transport. Oczywiście w prezentowanym zestawieniu nie uwzględniono podziału na różne typy sterowników, stąd też należy traktować je jako ogólny wyznacznik trendów rozwojowych w branży.

Rys. 3

PLC jako rdzeń biznesu

Dostawcy sterowników są niezmiennie zdania, że sprzedaż PLC można uczynić osią biznesu. W bieżącym i poprzednich badaniach około 60% ankietowanych wybierało w tym przypadku odpowiedź "zawsze tak było" (rys. 4). W bieżącym raporcie suma głosów na tak wyniosła aż 80%, co stanowi świetny wynik, który przypisać można ciągłemu rozwojowi sterowników, a także ich wykorzystywaniu w różnych obszarach – nie tylko w przemyśle, ale też aplikacjach infrastrukturalnych, budynkowych czy w ochronie środowiska. Jednocześnie 57% osób oceniło, że rdzeniem zastosowań PLC są ciągle maszyny i automatyka (rys. 5), zaś reszta przyznała, że popyt na sterowniki pochodzi z innych branż – takich jak choćby te wcześniej wymienione.

Rys. 4

Rys. 5

Jak wiadomo, same sterowniki to zawsze tylko część większego systemu. Tak jest szczególnie z PLC modułowymi, gdzie oprócz jednostek głównych w skład instalacji wchodzą różne moduły we/wy, zasilacze, elementy dodatkowe, co oczywiście w całość spaja wykorzystywane oprogramowanie narzędziowe. Okazuje się, że owe "dodatki" stanowią dla dystrybutorów nawet ważniejszy element biznesu niż sprzedaż samych sterowników i kontrolerów (rys. 6). Oferta jest też często rozszerzana na inne komponenty – np. HMI, systemy SCADA, przemienniki częstotliwości, urządzenia komunikacyjne i różne podzespoły automatyki.

Rys. 6

Trzecim z filarów działalności są dla wielu firm usługi – np. programowanie sterowników, choć tutaj specyfiką rynku jest to, że aktywność dystrybucyjna i integracyjno-usługowa są często rozdzielane (firmy oferujące produkty nie angażują się w usługi). Aczkolwiek nie obejmuje to wsparcia klientów na różnych etapach projektów. Jest to niewątpliwie konieczne i obejmuje zakres od doboru komponentów, poprzez pomoc w uruchomieniach, szkolenia i serwis posprzedażowy.

Kamil Renkowski

Lenze Polska

PLC czy może sterowanie PC-based? Jakie są ich wady i zalety? Jakiego typu sterownikami zainteresowani są lokalni klienci?

Oczywiście wszystko zależy od zastosowania. Sterowanie oparte na PC ma mnóstwo możliwości, ale jest zazwyczaj droższe. Również wydajne komponenty wymagają dodatkowego chłodzenia, co zmniejsza ich niezawodność. Z kolei małe PLC i programowalne przekaźniki doskonale sprawdzają się w prostych, najlepiej seryjnych projektach, gdzie funkcjonalność jest zdefiniowana na sztywno. Ich kompaktowe wymiary, brak ruchomych części oraz mały pobór energii są tu dodatkowymi zaletami.

Jeżeli chodzi o zastosowania przez lokalnych odbiorców, to ponownie dobór PLC pod względem wielkości i mocy obliczeniowej jest zależny od aplikacji. Klienci zwracają jednak coraz większą uwagę na łatwość programowania i możliwości integracji ze sprzętem peryferyjnym, jak układy we/wy, napędy i innymi urządzeniami.

Czy sterowniki dostarczane są jako oddzielne komponenty, czy raczej jako element większych wdrożeń i kompletacji? Co z oprogramowaniem?

W naszej firmie skupiamy się na rozwiązaniach systemowych. Oferujemy kompletny system składający się z PLC VISU IO oraz napędów. Zaletą takiego podejścia jest łatwość i szybkość wdrożenia aplikacji oraz kompetentna i szybka pomoc techniczna.

Stosując jeden system, wiele komponentów można błyskawicznie zintegrować, gdyż firma oddaje do użytku gotowe bloki funkcyjne realizujące skomplikowane funkcje maszyny. W przypadku oprogramowania również najwygodniej jest mieć wszystko w jednym miejscu. Takim narzędziem jest PLC Designer, który pozwala na konfigurację sterowania, sieci, napędów oraz robotów. Szczególnie duże znaczenie ma integracja funkcji napędowych, gdyż wielu doświadczonych programistów PLC ma jednak niewielką wiedzę o tym zagadnieniu.

Co zmieniło się w ostatnich latach w technologiach i funkcjonalności PLC? A co na rynku?

Obserwujemy dalszą, coraz głębszą integracje elementów peryferyjnych. Klienci oczekują już nie tylko sprawnego sprzętu, ale także gotowych rozwiązań, które szybko można wdrożyć. Ważne jest też fachowe doradztwo i pomoc techniczna na każdym etapie projektu. W końcu nowe wyzwania stawiane przez technologię IoT Przemysł 4.0 wymuszają integrację nowych standardów jak MQTT, OPC-UA oraz rozwiązań chmurowych.

Na rynku PLC niewątpliwie jest spora konkurencja, a urządzenia można kupić w każdej części świata. Sprzedaż stabilnie wzrasta, zaś pandemia co najwyżej chwilowo przyhamowała automatyzację, przy czym zależy to od branży.

Liderzy rynku

Konkurencja w branży sterowników programowalnych jest silna, zaś bariery wejścia na rynek duże. Przyczynami tego są m.in. przyzwyczajenia użytkowników do określonych marek oraz wymogi inwestycyjne związane z preferowanymi dostawcami. W efekcie, co widać na rys. 7, nikt nie stwierdził, że konkurencja jest niewielka, zaś ponad połowa ankietowanych uznała, że jest ona wysoka. Należy przy tym zauważyć, że jest to spadek w porównaniu do poprzednich raportów (76% i 64% dla wskazań "silna"). Jednocześnie nie zmienia to wydźwięku tej części badania – w branży nie jest łatwo.

Na rynku działa wielu dostawców PLC, przy czym najpopularniejsze marki obrazuje "chmura" przedstawiona na rys. 7, przy czym tradycyjnie chodzi tu o ich rozpoznawalność, a nie odzwierciedlenie udziałów przedsiębiorstw w rynku. Pierwsze miejsce zajmuje niezmiennie i jednocześnie z bardzo dużą przewagą firma Siemens. W wielu firmach produkcyjnych "Siemens" oznacza od lat również po prostu standard systemów sterowania. Kolejne pozycje zajęły: Mitsubishi Electric, Rockwell Automation (Allen-Bradley), Omron Electronics, Beckhoff, B&R / ABB i Schneider Electric. Wymienione firmy (i wiele innych) działa na naszym rynku bezpośrednio, tj. poprzez krajowe oddziały, a także dostarczają produkty przez partnerów lub dystrybutorów. U tych ostatnich znaleźć można wiele innych marek sterowników – zarówno uniwersalnych, jak też przeznaczonych do specyficznych zastosowań – np. aplikacji serwonapędowych i kontroli ruchu, czy przykładowo zastosowań w systemach HVAC i automatyce budynkowej.