Maszyny i systemy automatyki

Pierwszy z publikowanych w IRA rozdziałów z analizami tradycyjnie dotyczy podstawowych elementów i systemów wykorzystywanych w maszynach i instalacjach. W skład tej grupy wchodzą komponenty sterowania oraz HMI, elementy wykonawcze i serwonapędowe, różnorodna aparatura tablicowa, złącza, czujniki oraz podzespoły bezpieczeństwa. Wiele z nich to produkty stanowiące rdzeń współczesnej automatyki, które oferowane są na rynku przez licznych producentów oraz dystrybutorów branżowych. Zapraszamy do lektury największego w informatorze rozdziału z analizami sektorowymi.

Maszyny i systemy automatyki

Sterowniki i kontrolery przemysłowe

Sterowniki od blisko pół wieku stanowią centralną część przemysłowych systemów sterowania i automatyki. Wykorzystywane są one też w energetyce, automatyce budynkowej oraz branży ochrony środowiska, a ich popularności towarzyszy duża podaż na rynku. W ostatnich latach urządzenia te przeszły wiele zmian pod względem funkcjonalności, możliwości komunikacyjnych i wydajności.

Pomimo trendu integracji systemów automatyki i IT oraz popularyzacji Przemysłu 4.0, okazuje się, że dla odbiorców sterowników liczą się cały czas przede wszystkim takie ich parametry, jak niezawodność, jakość i standaryzacja.

Kto oferuje sterowniki programowalne?

Najważniejsze obszary wykorzystania PLC oraz PAC w Polsce

Sektor związany z produkcją i dystrybucją PLC to obszar rynku o długiej historii, w którym w kraju działa przynajmniej kilkudziesięciu dostawców profesjonalnych. Wśród nich są oddziały producentów zagranicznych, wytwórcy krajowi oraz liczni dystrybutorzy - zarówno firmy, dla których PLC stanowią jeden z filarów działalności, jak też podmioty o szerokim asortymencie produktów. Informacje o blisko 50 takich firmach znajdują się w tabelach publikowanych w analizie.

Przedstawiane podmioty w większości przypadków oferują poza samymi PLC, również inne elementy systemów sterowania i automatyki, będąc zwykle kompleksowymi dostawcami obsługującymi przemysł. Do wymienionych grup dochodzą integratorzy systemów i innego rodzaju firmy partnerskie, które stanowią ogniwo pośrednie pomiędzy producentami i dystrybutorami a klientami końcowymi.

Świadczą one też usługi projektowe, wdrożeniowe i zapewniają wsparcie serwisowe, posprzedażowe. Typowe jest również, że integratorzy blisko współpracują z wybranymi dostawcami sterowników, stanowiąc ich forpocztę na rynku.

Przedstawiając stronę podażową, warto omówić temat najpopularniejszych w kraju marek PLC. Pytanie o nie zadajemy każdorazowo podczas badania ankietowego, zaś wyniki potwierdzają, że można tu mówić o dosyć stałych preferencjach odbiorców. Krajowa branża nie różni się też znacząco od rynków innych państw Europy. Uogólniając: to, co jest popularne w Niemczech, jest również znane i stosowane u nas.

Najpopularniejsze, najbardziej rozpoznawalne na naszym rynku marki to: Siemens, Rockwell Automation, General Electric, Mitsubishi Electric, Omron Electronics oraz Schneider Electric. Szczególne wyróżnia się tu pierwsza z nich, która po raz kolejny zdystansowała w omawianej statystyce resztę stawki.

Każde z wymienionych przedsiębiorstw jest koncernem, który oferuje znacznie więcej niż tylko urządzenia z zakresu automatyki i sterowania. Przedsiębiorstwa te działają również poza samym przemysłem - przykładowo w sektorach energetyki (w tym odnawialnej), transporcie czy na rynku infrastrukturalnym.

W branży z powodzeniem funkcjonuje również kilkudziesięciu innych dostawców, wśród których są m.in. (alfabetycznie): ABB, Beckhoff Automation, Bosch Rexroth, Eaton, Fatek, IDEC, Lenze, LSIS, Phoenix Contact, Saia Burgess Controls, Unitronics, VIPA, WAGO oraz YASKAWA. W przypadku tych firm również mamy w większości do czynienia z o wiele szerszym asortymentem handlowym niż same sterowniki. Jeżeli chodzi o producentów krajowych (nie pojawili się oni na rysunku z najpopularniejszymi markami), to sterowniki oraz przekaźniki programowalne dostarczają m.in. Inventia, Lumel, Relpol oraz ZPDA.

PLC cały czas mocnym punktem oferty

Trendy koniunkturalne w branży i ocena omawianego sektora w Polsce

Spoglądając na całą branżę związaną z technologiami sterowania, widzimy, że cały czas rola sterowników programowalnych jest wiodąca. Piszemy "cały czas", bowiem ostatnie lata wiązały się z rozwojem wielu innych urządzeń i technologii - takich jak choćby kontrolerów automatyki czy systemów PC-based.

Sumarycznie blisko 3/4 respondentów najnowszej ankiety stwierdziło, że na bazie PLC można budować ofertę firmy, a dystrybucja tych urządzeń (oraz produktów z nimi powiązanych) może stanowić core business działalności. Liczba odpowiedzi negatywnych była marginalnie mała, podobnie jak stwierdzeń, że rola PLC maleje.

Warto dodać, że ciekawe jest zestawienie powyższych wyników z rezultatami sprzed kilku lat (z początku bieżącej dekady), gdy wiele osób uznało, że PLC stają się jednym z wielu elementów oferty. Ta ostatnia obejmowała coraz szerszy asortyment urządzeń - przykładowo też "moduły do sieci przemysłowych, urządzenia do komunikacji z operatorem, a także napędy i serwonapędy oraz oprogramowanie". Wyniki bieżącego badania rynku, a także tego sprzed dwóch lat jasno pokazują, że PLC pozostają dla wielu firm kluczowym elementem asortymentu.

Drugim ze stwierdzeń jest to, że rozwijając ofertę sterowników programowalnych, należy również zapewnić ofertę pokrewnych im komponentów, które docelowo stanowić mogą znaczącą wartościowo część sprzedaży. Tak jest przede wszystkim z modułami we/wy rozszerzającymi funkcjonalność PLC.

Odbiorca decydujący się na dany sterownik zazwyczaj wybiera bowiem tak naprawdę całe rozwiązanie sterowania, cały system, wiążąc się z daną marką na dłuższy czas. Sporo respondentów przyznało też, że na omawianym rynku zarabia się na usługach.

Stefan Życzkowski

ASTOR

  • Tematyką związaną dzisiaj ze sterowaniem i automatyzacją są inteligentne fabryki produkcyjne - jak postrzegacie te zagadnienia i generalnie koncepcję Industry 4.0?

Inteligentne fabryki czy też Przemysł 4.0 to dzisiaj zagadnienia bardzo popularne, lecz mówiąc o nich, rzadko kiedy wspomina się o ludziach. Tymczasem pomysł na Industry 4.0 musi zrodzić się w głowach szefów firm produkcyjnych i to oni muszą najpierw wiedzieć, co dzisiaj można zrobić i jakie będą tego efekty. Inteligentne fabryki będą bowiem dopiero wtedy działały, kiedy będzie miał kto je programować, nadzorować i obsługiwać.

Do tego potrzebna jest też diametralna zmiana, jeżeli chodzi o sposoby pracy. Pracownicy, zamiast samodzielnie, ręcznie coś wytwarzać, będą mieli funkcje związane z zarządzaniem i kontrolą pracy maszyn. Najpierw jednak trzeba ich do tego przygotować.

O zagadnieniach tych mówię z własnego doświadczenia, bowiem podobną rewolucją, choć w mikroskali, była ta związana ze zrobotyzowanym spawaniem. Urządzenia z tego zakresu dostarczamy od lat i przez ten czas obserwowaliśmy frustracje różnych osób, w szczególności spawaczy.

Tymczasem można tę sytuację przekuć na ich korzyść, bowiem choć nie są oni inżynierami automatykami, to doskonale znają procesy spawania i są idealnymi kandydatami do konfigurowania maszyn i zarządzania ich pracą. Tylko muszą w te predyspozycje uwierzyć, podobnie jak ich szefowie. Tak samo jest z Industry 4.0 - ta rewolucja zaczyna się w głowach prezesów firm.

Kluczowe trendy technologiczne

Trendy technologiczne w branży sterowników programowalnych

W dalszej części analizy przyglądamy się wybranym zagadnieniom technologicznym związanym z PLC, które mają wpływ na rynek i biznes prowadzony przez dostawców. Bazujemy przy tym na wskazaniach respondentów z ostatniego badania ankietowego.

Możliwości komunikacyjne rosną

Rozwój możliwości wymiany danych, interfejsów sieciowych i funkcji programowych w zakresie komunikacji - te zagadnienia już od lat pojawiają się na głównych miejscach listy innowacji w obszarze PLC. Również tym razem respondenci zapytani o nowości najczęściej wymieniali właśnie możliwości łatwej wymiany danych w różnych sieciach polowych oraz ethernetowych, rozwój komunikacji bezprzewodowej (szczególnie w sieciach GSM) i generalnie zwiększanie możliwości zdalnego dostępu do sterowników poprzez Ethernet/Internet.

Sposoby tworzenia systemów sterowania zmieniła w ostatnich latach w szczególności popularyzacja przemysłowego Ethernetu. W tym przypadku coraz częściej do ogólnej komunikacji i jednocześnie do sterowania w czasie rzeczywistym oraz przesyłania sygnałów bezpieczeństwa (safety) korzysta się z tego samego medium, którym jest skrętka lub światłowód oraz jeden ze standardów Industrial Ethernet.

Jego popularyzacja jest szczególnie istotna w kontekście Przemysłu 4.0, którego podstawą jest udostępnianie informacji produkcyjnych do obszaru IT/zarządzania, a także integracja systemów z różnych poziomów organizacyjnych przedsiębiorstw.

Wzrost możliwości komunikacyjnych doceniają także odbiorcy stosujący sterowniki w aplikacjach budynkowych, infrastrukturalnych oraz firmy tworzące systemy rozproszone, gdzie trzeba połączyć ze sobą wiele, często odległych fizycznie urządzeń. W przemyśle komunikacja protokołowa umożliwia też zmniejszenie ilości okablowania dzięki zastosowaniu oddalonych modułów we/wy, co w efekcie przynosi również wymierne korzyści finansowe.

Integracja oraz wzrost wydajności

Tym, co wiąże się z komunikacją oraz interoperacyjnością, jest integrowanie ze sobą kilku dawniej odrębnych urządzeń. Przykładami są sterowniki z panelami operatorskimi (PLC+HMI), z których chętnie korzystają producenci maszyn.

Innym ze zintegrowanych produktów są PLC z wbudowanymi modułami do komunikacji bezprzewodowej, w szczególności w sieciach GSM. Takie połączenie doskonale sprawdza się w instalacjach rozproszonych - np. w systemach automatyki i sterowania w branży wod-kan.

Zwiększa się również dostępność różnorodnych modułów rozszerzeń. Doskonałym przykładem są wprowadzone niedawno przez Beckhoffa precyzyjne moduły pomiarowe, które mogą być bezpośrednio zintegrowane w systemie sterowania, tworząc jednolitą platformę np. do zastosowań w urządzeniach automatycznego testowania (ATE). Dostawcy wymieniali też trend zwiększania wydajności urządzeń, a także wzrostu szybkości pracy aplikacji.

Popularyzacja SoftPLC i oprogramowanie narzędziowe

W dziedzinie sterowania rośnie rola aspektu software'owego - zarówno jeżeli chodzi o tworzenie sterowników SoftPLC (komputery przemysłowe realizujące funkcje sterowania w czasie rzeczywistym), jak też funkcjonalność oprogramowania narzędziowego. Dzisiaj właściwie wszyscy liczący się na rynku dostawcy oferują zintegrowane narzędzia inżynierskie, które umożliwiają programowanie i diagnostykę nie tylko sterowników, ale też innych komponentów systemów automatyki.

Obejmują one często biblioteki gotowych instrukcji programów (szablonów) umożliwiających szybkie tworzenie standardowych rodzajów aplikacji - np. do określonych typów maszyn. Bonusem jest w przypadku części z nich zgodność oprogramowania ze standardem CoDeSys.

Rosnąca funkcjonalność

Dostawcy PLC, PAC i pokrewnych produktów

Łatwiejsze programowanie, spadek cen produktów przy wzroście ich funkcjonalności, archiwizacja danych - te hasła pojawiały się również w wielu odpowiedziach respondentów. PLC stają się coraz bardziej funkcjonalne i zbliżają się w tym zakresie do większych urządzeń, takich jak kontrolery automatyki czy komputery przemysłowe.

Oczywiście ich wyróżnikiem pozostaje cały czas niezawodność i możliwości programowania zgodnie z IEC 61131, jednak już pod względem możliwości komunikacyjnych czy innych funkcji (w tym dostępnych dzięki korzystaniu, z modułów rozszerzeń) PLC stał się urządzeniami bardzo uniwersalnymi.

Również pod względem aplikacyjnym znacznie wykraczają one poza typowe zastosowania maszynowe oraz przemysłowe. PLC są powszechnymi elementami systemów inteligentnych budynków, instalacji infrastrukturalnych czy systemów związanych z ochroną środowiska.

Grzegorz Bauer

Rockwell Automation

  • Jaką rolę odgrywa oprogramowanie narzędziowe sterowników programowalnych i kontrolerów PAC?

Nowoczesne kontrolery PAC umożliwiają realizację każdego zadania sterowniczego wymaganego przez konstruktorów maszyn czy integratorów linii technologicznych. Są to zadania sterowania dyskretnego sekwencjami maszyny, regulacji procesu, sterowania napędami i systemami pozycjonowania, a także zadania związane z bezpieczeństwem funkcjonalnym. Oczywistą rzeczą jest więc, że oprogramowanie narzędziowe kontrolera PAC powinno umożliwiać skonfigurowanie takiego systemu oraz zaprogramowanie logiki wszystkich potrzebnych zadań.

Jednakże oprogramowanie kontrolerów PAC, takich jak Allen-Bradley ControlLogix i CompactLogix, pozwala nie tylko na konfigurację systemu sterowania, zaprogramowanie logiki, ale także umożliwia pełną diagnostykę kontrolera w czasie rzeczywistym. I to nie wszystko, bowiem software służy do konfiguracji wszystkich innych urządzeń podłączonych do kontrolera za pomocą sieci EtherNet/IP.

Można tu wymienić zdalne moduły we/wy, panele operatorskie, falowniki, serwonapędy, rozruszniki silnikowe, kamery, anteny RFID, czujniki, enkodery, roboty, instrumenty pomiarowe procesowe, mierniki elektryczne, itd. Nie ma więc potrzeby stosowania oddzielnych narzędzi dla różnych urządzeń. Takie oprogramowanie jest jednocześnie doskonałym narzędziem do diagnostyki sieci ethernetowej.

Najnowszą tendencją jest udostępnianie przez producentów kontrolerów PAC gotowych instrukcji, podprogramów czy modułów programowych służących do realizacji zaawansowanych funkcji sterowniczych, np. do cięcia w locie, sterowania naciągiem przy przewijaniu, itp. Takie gotowe elementy programowe to nie tylko kod logiki, ale także aktywne obiekty graficzne na panele operatorskie.

PLC w epoce Przemysłu 4.0

Na koniec jeszcze kilka słów na temat Przemysłu 4.0, który kilkakrotnie pojawił się w odpowiedziach respondentów. Wymieniane tutaj były również hasła: Industry 4.0, Internet Rzeczy, IoT oraz cyberbezpieczeństwo, aczkolwiek można je zbiorczo zaliczyć do "domeny 4.0".

Koncepcja integracji systemów produkcyjnych i IT, a także tworzenia elastycznych aplikacyjnie, inteligentnych maszyn produkcyjnych i linii technologicznych już od kilku lat jest jednym z najczęściej pojawiających się haseł w naszej branży. Czy ma ona bezpośredni wpływ również na technologie i parametry sterowników programowalnych? Otóż i tak, i nie.

Współczesne PLC są na pewno o wiele bardziej wydajne obliczeniowo, funkcjonale oraz uniwersalne komunikacyjnie niż poprzednicy. Dotyczy to w szczególności możliwości zdalnego dostępu, udostępniania danych, itd. Trudno też znaleźć producenta sterowników, który ignorowałby te potrzeby klientów i nie rozwijał swoich produktów w omawianym zakresie.

Również wzrost w zakresie wykorzystania SoftPLC potwierdza, że możliwości akwizycji i przetwarzania danych czy cechy komunikacyjne są w wielu przypadkach równie istotne, jak podstawowa funkcjonalność w zakresie sterowania.

Z drugiej strony trudno mówić o zmianie rewolucyjnej, bowiem wymogi względem PLC, o których pisaliśmy wielokrotnie, pozostają od lat praktycznie niezmienne. Wcale nie wbudowanie webserwera czy możliwość integracji z systemem EPR, ale cały czas niezawodność, odporność środowiskowa, jakość, marka - to one są na czołowych miejscach list wymogów krajowych odbiorców.

PLC pozostają "wołem roboczym" branży automatyki i nic nie wskazuje, aby miały tutaj zajść znaczące zmiany. I jest to nie tylko kwestia przyzwyczajeń kolejnych generacji automatyków, ale przede wszystkim zaufania do technologii, która rozwijana jest od wielu dekad. Rozwój ten odbywał się cały czas w sposób ewolucyjny i można sądzić, że tak będzie również w przyszłości.

Najlepsi w branży