Els PLC van sorgir com a producte de l'era Industrial 3.0. Durant més de cinc dècades de desenvolupament, la tecnologia ha innovat contínuament i la gamma de productes s'ha ampliat constantment. Com a cervell que controla els sistemes de producció industrial, els PLC van substituir els relés que s'utilitzaven anteriorment per controlar equips d'alta-potència. Aquesta transició va estalviar espai de fabricació, va reduir el consum d'energia i va reduir la càrrega de treball dels enginyers en manteniment d'equips.
Actualment, a mesura que la fabricació industrial fa la transició cap a la indústria 4.0, les empreses manufactureres s'han de transformar i actualitzar. Això implica no només millorar el nivell d'automatització dels equips de fabricació, sinó també integrar la tecnologia d'Internet amb els sistemes de control industrial. Aprofitant les dades dels consumidors, es pot optimitzar la gestió de la cadena de subministrament i racionalitzar la planificació de la producció de fàbrica. En conseqüència, en l'automatització industrial, el PLC, que serveix com a "cervell", juga un paper crucial en aquesta nova onada de transformació industrial.
Els PLC actuals ja no són PLC tradicionals
En poques paraules, un PLC és un ordinador dedicat al control industrial. Utilitza memòria programable per emmagatzemar instruccions, executar funcions de lògica, seqüenciació, temporització i computació. Mitjançant mòduls d'E/S analògics o digitals, controla diversos processos de producció mecànica. La CPU serveix com a cervell del PLC, executant programes d'usuari mentre agrega, analitza i processa la informació recollida d'altres mòduls.
Les fàbriques intel·ligents inclouen una detecció integral, una presa de decisions-optimitzada i una execució precisa, que permet una gestió empresarial i operacions de fabricació autònomes. Aconseguir una fabricació intel·ligent requereix controladors industrials multifuncionals i d'alt rendiment-. En configuracions industrials anteriors, una única peça d'equip, segment de procés o línia de producció pot requerir diversos controladors-per exemple, una plataforma de robot industrial que utilitza un controlador de robot + PLC, o una unitat de mecanitzat flexible que utilitza CNC + PLC. Les futures fàbriques intel·ligents requereixen un únic "cervell" per controlar totes les unitats.
El doctor Wei Rong Xiao, president de B&R Greater China, va declarar en una conferència en línia que els PLC actuals ja no són PLC tradicionals. Va assenyalar que els PLC tradicionals executen múltiples tasques de manera seqüencial, repetint el cicle. En canvi, la nova generació de PLC de B&R, basada en múltiples tasques dins d'un sol projecte, divideix el sistema en diversos nivells de tasques. Cada tasca correspon a un cicle, amb nivells de prioritat establerts segons la durada del cicle.
Això demostra que els nous PLC no només executen tasques lògiques senzilles sinó que són capaços de gestionar processos més complexos a les línies de producció. En situacions d'emergència, les capacitats multitasca dels PLC de nova generació impedeixen la necessitat de maneig d'interrupcions, a diferència dels PLC tradicionals. En altres paraules, els sistemes de producció industrial actuals requereixen un PLC altament intel·ligent com a "cervell".
Els experts del sector també assenyalen que els sistemes moderns de -PLC a gran escala són sistemes informàtics distribuïts de manera inherent basats en busos de camp i xarxes d'àrea local. L'aplicació de tecnologies que admeten la informàtica distribuïda basada en núvol-al control industrial revolucionarà l'arquitectura del sistema, els marcs tècnics, els formularis de producte i els mètodes d'aplicació. A mesura que la fabricació fa la transició cap a la fabricació intel·ligent, nombrosos temes de recerca continuen en el camp dels PLC.
Quin tipus de PLC compleix els requisits de la indústria 4.0?
En el context de la indústria 4.0, les xarxes de fàbriques evolucionen de xarxes locals tancades a sistemes interconnectats amb entitats externes. En conseqüència, també s'ha d'adaptar el model de comunicació dels PLC. Els sistemes de comunicació PLC poden formar xarxes de control més complexes mitjançant protocols com Profinet, CC-Link o DeviceNet. Tanmateix, molts PLC segueixen sent incompatibles amb els escàners de codis de barres, lectors RFID, sensors i càmeres industrials necessàries a les fàbriques intel·ligents. La fabricació intel·ligent es basa en l'adquisició de dades. Les dades de fàbrica-incloent la gestió de materials i la supervisió d'equips-s'han d'integrar als sistemes MES per proporcionar bases sòlides de maquinari per a una digitalització integral de la producció, la logística, l'emmagatzematge i la gestió de màrqueting.
Això revela reptes importants en el desenvolupament d'un PLC compatible amb la indústria 4.0, a l'espera de la resolució dels professionals de R+D.
En primer lloc, ha de gestionar dades de producció massiva i algorismes cada cop més complexos. Sota la fabricació intel·ligent, els PLC inevitablement necessiten emmagatzemar volums més grans de dades de producció. D'una banda, la demanda dels consumidors de personalització i qualitat del producte està augmentant, i requereix que les fàbriques millorin les tècniques de producció alhora que redueixen els costos de fabricació. En conseqüència, el sistema de control subjacent ha de processar grans quantitats de dades de producció i relacions lògiques. D'altra banda, el maneig d'aquestes dades imposa més exigències als algorismes darrere del maquinari PLC. El desenvolupament d'algorismes robusts implica inherentment barreres tècniques importants.
En segon lloc, la senzillesa de donar suport al disseny de programari de programació és crucial. A mesura que augmenten les expectatives dels consumidors sobre els productes, la complexitat de la producció de fàbrica augmenta inevitablement. Els PLC ara han de realitzar funcions com ara control PID, comunicació de xarxa, càlculs d'alta-velocitat, control de posició, registre de dades i visualització de text. Això significa que la dificultat de programació augmenta constantment. A més, els llenguatges de programació de PLC varien entre les diferents marques del mercat, la qual cosa requereix que els enginyers dominin diversos idiomes. Des de la perspectiva de la-adquisició de l'usuari final, un producte PLC realment pràctic permet als enginyers aprendre una vegada i aplicar les seves habilitats de manera universal. Això redueix els costos corporatius en formació de personal, consultoria tècnica, depuració de sistemes i manteniment de programari.
En tercer lloc, comprendre els hàbits operatius dels enginyers en escenaris específics d'aplicació posterior. En l'ús de PLC, els usuaris troben distincions entre els anomenats sistemes-japonès i alemany, cadascun amb els seus propis punts forts en programació de programari. Com que els PLC integren programari i maquinari, els diferents escenaris d'aplicació requereixen els corresponents ajustos de programari. A més, els diferents escenaris donen lloc a hàbits operatius diferents entre els enginyers. Per contra, els proveïdors de PLC han d'adaptar el programari genèric de PLC per abordar aquestes-preferències operatives específiques del sector. Independentment del sector, la programació de programari per a PLC en entorns de fabricació moderns prioritza cada cop més la simplicitat i la facilitat d'operació.
Paisatge competitiu del mercat de PLC de la Xina
Com a centre de fabricació més gran del món, la Xina compta amb un ús massiu de PLC. El mercat nacional de PLC està dominat per marques europees, americanes i japoneses.
Entre les marques europees i americanes, destaquen Siemens, Rockwell i Schneider. Siemens destaca en productes a petita, mitjana i gran-escala, i s'ha consolidat com a proveïdor principal al mercat de PLC de la Xina amb una quota de mercat del 40,7% només el 2016. Rockwell manté una posició de lideratge en el segment de grans PLC, amb una quota de mercat del 10,1%. Schneider, com a proveïdor de PLC-consolidat des de fa temps, ha mantingut constantment una quota de mercat al voltant del 9%. Entre les marques japoneses destaquen Mitsubishi i Omron. Aprofitant la seva relació cost--rendiment i els avantatges del canal de mercat, mantenen un alt nivell de competitivitat al mercat nacional.
A més, Delta-de Taiwan, amb el seu alt avantatge de rendiment-de cost, ha penetrat profundament al mercat OEM. Amb la recerca persistent de solucions integrades que combinen PLC amb variadors de freqüència i servoaccionaments, Delta ha mantingut un ràpid creixement de les vendes al mercat.
Pel que fa als PLC domèstics, el seu desenvolupament abasta gairebé 40 anys. Aquesta història es pot dividir a grans trets en tres fases: el període d'introducció des dels anys 80 fins als 90, quan tots els PLC del mercat eren marques estrangeres; la fase d'inici-de les empreses nacionals de control industrial des de la dècada de 1990 fins a l'any 2000, quan van començar a sorgir les marques nacionals de PLC; i la fase de desenvolupament de marques nacionals de PLC després de l'any 2000.
Les marques nacionals van començar amb PLC petits, que tenen barreres tècniques més baixes, i van aprofitar els seus avantatges localitzats per aconseguir un creixement ràpid. En els darrers anys, han fet incursions importants en el mercat de PLC de mida mitjana-.
Conclusió
Els PLC són components indispensables de l'automatització de fàbriques i el control de processos industrials. A l'era de la fabricació intel·ligent, les exigències més elevades sobre el rendiment dels PLC són inevitables, la qual cosa requereix un redisseny fonamental que inclogui control d'alt rendiment-, interoperabilitat, comunicació segura, operació multi-plataforma i-provisió del futur. Des d'una perspectiva de mercat, els PLC s'enfronten a barreres de canal. El mercat d'un sol producte PLC d'empreses d'automatització industrial sol tenir un sostre invisible. Prenent com a exemple les marques estrangeres-de gamma alta: primer, aprofitar els seus propis punts forts per identificar punts d'entrada adequats; en segon lloc, després d'aconseguir el reconeixement del client, millorar gradualment l'R+D dels productes de la cadena industrial, transformant-se d'un únic proveïdor a un proveïdor de solucions; finalment, aprofiteu l'acumulació tecnològica i els avantatges de la marca per convertir-vos en un proveïdor integral que abasta els mercats de gamma mitjana-{-alta-.