Zastąpienie klasycznego sterownika PLC za pomocą przekaźnika programowalnego

fot. W wielu zastosowaniach przemysłowych o małej i średniej złożoności przekaźnik programowalny easyE4 może zastąpić sterownik PLC.

Sterowniki PLC czy przekaźniki programowalne? Kilka lat temu wybór był oczywisty. W kwestii funkcji wydajniejsze sterowniki PLC zwykle dawały więcej możliwości, ale także miały wyższą cenę. Wydajność przekaźników programowalnych jednak znacznie wzrosła i obecnie stanowią one alternatywę również w zastosowaniach przemysłowych. Dzieje się tak nie tylko ze względu na aspekt ekonomiczny, jak pokazano na przykładzie sterownika easyE4 firmy Eaton.

W związku z rozwojem przemysłowego Internetu rzeczy (IIoT) specyfikacje kluczowych komponentów w rozwiązaniach automatyki stają się coraz bardziej złożone. Najlepiej, aby były one przygotowane na przyszłość dzięki wykorzystaniu najnowszych osiągnięć w dziedzinie cyfryzacji – niezależnie od tego, czy projektujemy nową instalację, czy też modernizujemy, rozbudowujemy istniejącą maszynę czy wdrażamy zaawansowany system.

W przypadku cyfrowych sieci maszyn i urządzeń (a także dostarczanych przez nie danych) sterowniki programowalne PLC stanowią często domyślny wybór. Może jednak dzieje się tak z przyzwyczajenia? W rzeczywistości przekaźniki sterujące przez długi czas uznawano jedynie za ekonomiczną alternatywę dla mechanicznych przekaźników czasowych. Ta etykieta pozostała, choć przekaźniki programowalne były z powodzeniem używane w projektach automatyki przemysłowej i budynkowej od wielu lat. Jednak wykorzystanie przekaźników programowalnych nie było możliwe w zakresie wdrażania nowych funkcji stanowiących wartość dodaną, takich jak monitorowanie stanu, konserwacja prewencyjna i zdalna lub inteligentne procesy budynkowe.

Ale sytuacja szybko się zmienia. Granica między sterownikami PLC a przekaźnikami programowalnymi rozmywa się, ponieważ te ostatnie umożliwiają już dzisiaj wykorzystanie najnowocześniejszych języków programowania, systemów operacyjnych z możliwością aktualizacji firmware, obsługi przerwań, automatycznie aktualizowanego zegara RTC oraz bloku alarmowego realizującego powiadomienia e-mail.

Dzięki funkcjonalności i elastyczności urządzeń najnowszej generacji (na przykład easyE4 firmy Eaton) klienci mogą teraz porównywać sterowniki PLC i przekaźniki programowalne w ramach całej gamy kryteriów, takich jak stopień złożoności zastosowania, stopień przygotowania na przyszłość oraz zakres funkcji i skalowalność. Nie bez znaczenia są także kwestie kadrowe, na przykład wymagane kwalifikacje programistów, inżynierów i pracowników zajmujących się obsługą techniczną.

Przekaźnik programowalny easyE4 zapewnia użytkownikom większą elastyczność dzięki nawet 11 rozszerzeniom na jednostkę podstawową, czterem językom programowania i nowoczesnym opcjom komunikacji.

Elastyczne sterowniki dla małych i średnich maszyn

Sterowniki PLC są nadal preferowaną opcją w przypadku skomplikowanych zastosowań. We wszystkich pozostałych obszarach to koszt rozgranicza obie koncepcje automatyzacji. Przekaźniki programowalne stanowią zazwyczaj lepszy wybór, nie tylko dlatego, że cyfryzacja zmieniła oblicze gry. Nie liczą się już jedynie koszty sprzętu, ale także powiązania inwestycji, np. w zakresie szkolenia personelu.

Specyfikacje techniczne przekaźników programowalnych najnowszej generacji oraz architektura systemów przystosowanych do obsługi IIoT to kolejne dowody na to, że stanowią one obecnie alternatywę dla sterowników PLC. Na przykład: aby ułatwić gromadzenie i ocenę danych o stanie na poziomie maszyny, każdy moduł podstawowy easyE4 można rozbudować nawet do 11 cyfrowych i analogowych modułów we/wy. W ten sposób przyszłą rozbudowę aplikacji można dostosować indywidualnie, bez konieczności późniejszego przełączania się na sterownik PLC.

Nowe możliwości dzięki architekturom systemów opartym na sieci Ethernet

Wymiana danych dotyczących maszyn i procesów w ramach zadań takich jak planowanie produkcji czy konserwacja prognostyczna wymaga struktur sieciowych. Protokoły komunikacyjne oparte na sieci Ethernet, takie jak Modbus-TCP, ułatwiają komunikację na poziomie systemu i połączenie z chmurą. Każde urządzenie easyE4 może działać jako serwer Modbus-TCP. Ponadto stacje klient Modbus-TCP, takie jak sterownik PLC serii XC300 firmy Eaton, mogą pobierać dane z easyE4 w celu dalszego przetwarzania. Bramy i routery IoT można łatwo zintegrować z takimi architekturami opartymi na sieci Ethernet, co umożliwia łączenie dowolnej aplikacji z chmurą – z odpowiednimi prawami dostępu w celu zapewnienia bezpieczeństwa.

W kontekście rewolucji Industry 4.0 najważniejsza jest elastyczność, a rozwiązania muszą być w stanie odpowiednio się dostosować. Elastyczność to nie tylko opłacalność – decyduje także o tym, jak bardzo gotowe na przyszłość będzie rozwiązanie. Dostępne języki programowania i funkcje odgrywają ważną rolę w tej kwestii, a ich znaczenie będzie rosnąć, ponieważ firmy coraz częściej polegają na sieciowych strukturach IIoT, a nie na izolowanych rozwiązaniach zależnych od producenta. Jednocześnie musi istnieć możliwość integracji istniejących systemów w ramach nowych koncepcji automatyzacji.

Języki programowania: wybór należy do Ciebie

Nowoczesne narzędzia programistyczne realizują te cele. W przeszłości wybór konkretnego modelu przekaźnika programowalnego zmuszał programistów i użytkowników do korzystania z jednego języka programowania, którego możliwości często szybko się kończyły. Obecnie mogą swobodnie wybrać preferowany język programowania. Nawyki użytkownika mogą być czynnikiem decydującym o zachowaniu języka programowania dla poprzednich wersji urządzenia, ale uniwersalne języki programowania, takie jak schemat drabinkowy (ladder diagram, LD), schemat bloków funkcyjnych (function block diagram, FBD) i tekst strukturalny (structured text, ST), oferują znacznie większe możliwości. Firma Eaton opracowała program easySoft V7, który zapewnia użytkownikom znany interfejs programowania EDP (easy device programming) z możliwością konwersji na schemat drabinkowy lub korzystania z jednej z najnowocześniejszych metod programowania dla nowych projektów.

W rezultacie nawet konwencjonalne, łatwe w konfiguracji bloki funkcyjne zdefiniowane przez producenta zapewniają teraz możliwości zastosowania wykraczające daleko poza niegdysiejsze regulatory czasowe i przełączniki oświetlenia klatek schodowych. Możliwe jest wdrożenie bardziej zaawansowanych systemów sterowania i regulacji z blokami funkcyjnymi, takimi jak moduły arytmetyczne, sterowanie trójpołożeniowe, rejestry przesuwne, rejestratory danych i regulatory PID.

Niestandardowe bloki funkcyjne zdefiniowane przez użytkownika

Narzędzia do programowania, takie jak easySoft V7, umożliwiają również tworzenie własnych bloków funkcyjnych. Raz zapisane, stają się opcją wielokrotnego użytku. Zapewnia to szereg korzyści: po zaprogramowaniu i przetestowaniu UF można zintegrować z urządzeniami i systemami na różnych etapach rozbudowy, natomiast główny program można utworzyć za pomocą gotowego zestawu narzędzi. Minimalizuje to źródła błędów, obniża koszty i skraca czas testowania i uruchamiania.

Co więcej, UF nie musi „mówić” w tym samym języku co program główny, co daje użytkownikom jeszcze większą swobodę. Urządzenia z serii easy firmy Eaton umożliwiają użytkownikom powiązanie ich zastosowania z innymi metodami technologicznymi.

Uświadomienie sobie pełnego potencjału, jaki jest nieodłącznie związany z tą technologią, wymaga spójnej koncepcji wizualizacji. Mimo że przekaźniki programowalne nie są w stanie zapewnić takiej samej gamy funkcji jak sterowniki PLC, ich wydajność jest wystarczająca dla większości zastosowań. Od pewnego czasu wyświetlacze stanowią standardowe wyposażenie przekaźników programowalnych. Mogą być one używane nie tylko do konfigurowania i programowania urządzeń, ale również do wyświetlania bieżących wartości roboczych. Bloki funkcyjne umożliwiają łatwe ustawianie parametrów, takich jak poziomy wypełnienia, temperatury, ilości, godziny pracy lub teksty, w narzędziu do programowania – to znacznie tańsza alternatywa dla paneli operatorskich HMI (Human Machine Interface) powszechnie używanych w zastosowaniach PLC.

Zintegrowany w easyE4 Web Server umożliwia przesyłanie lokalnych widoków ekranu i klawiszy funkcyjnych z panelu sterowania do dowolnego urządzenia mobilnego, co jest ważnym aspektem zdalnej konserwacji i w koncepcji maszyn zdecentralizowanych. Dodatkowo może to zapewnić zgodność urządzeń z przyszłymi rozwiązaniami. Innymi słowy, nawet jeśli chodzi o wdrażanie projektów automatyki o średniej złożoności, przekaźniki programowalne mogą teraz konkurować z nominalnie bardziej wydajnymi sterownikami PLC – szczególnie jeśli weźmiemy pod uwagę koszty.

Więcej informacji dostępnych jest na stronie www.eaton.com/sterowniki/easyE4