Тенденции рынка программируемых логических контроллеров (ПЛК)

Рынок программируемых логических контроллеров, несмотря на достаточно большой жизненный цикл этого типа оборудования (десять лет и более) постоянно меняется. Обобщим тенденции, присутствующие на рынке ПЛК, в последнее время:

Повышение производительности ПЛК. Ключевой характеристикой ПЛК является производительность. Ряд задач, например, управление прецизионными сервоприводами со скоростью приема-передачи сигналов до десятков тысяч раз в секунду или обработка множества данных, поступающих от датчиков сети промышленного Интернета вещей, а также работа с нагруженными приложениями, в которых не всегда во главу угла ставится задача максимальной оптимизации кода, требуют наращивания мощностей процессоров и увеличения внутренней памяти ПЛК. Особенно важна производительность ПЛК при масштабировании производства и увеличении количества модулей расширения и модулей ввода-вывода.

Стирание граней между разновидностями промышленных контроллеров. Принято считать, что ПЛК должны управлять оборудованием на отдельных узлах и участках, ПАК (Programmable Automation Controller, PAC) — цехами, а IPC, т.е. индустриальные персональные компьютеры (Industrial PC, IPC) — технологической цепочкой и заводом в целом. Сегодня эти границы размыты, и ПЛК, например, могут выполнять как самые простые функции, так и автоматизировать целые производственные линии.

Пограничные вычисления. Управление процессами требует обработки всё большего количества данных. Датчики устанавливаются на множестве узлов инженерной инфраструктуры, а развитие интернета вещей только ускоряет этот процесс. Архитекторы АСУ ТП стремятся приблизить ПЛК к зоне формирования первичной информации и осуществить обработку данных посредством пограничных программируемых промышленных контроллеров (Edge Programmable Industrial Controller — EPIC). Сбор, обработка и сжатие данных перед отправкой по сети является задачей современных ПЛК. Такой подход позволяет направлять на локальный сервер или в облако ограниченную информацию, что снижает требования к пропускной способности сети.

Стандартизация языков программирования. На заре развития ПЛК производители использовали множество языков программирования и проприетарные программы. Количество языков программирования почти равнялось количеству производителей ПЛК. Но в последствии разнообразие языков сократилось, они стали более зрелыми, похожими друг на друга, появилась открытость, стандартизация (IEC 61131) и сопряжение с протоколами связи.

Совершенствование протоколов обмена данных. Протокол OPC UA позволил перейти от передачи значений отдельных сигналов к передаче наборов данных — таблиц, тегов и семантической информации. Протокол часто применяется в сетях чувствительных ко времени для организации связи между промышленными контроллерами и облаком, обеспечивая при этом шифрование данных. Протокол MTConnect предлагает расширенные возможности для станков с ЧПУ, робототехники и аддитивного производства. Современные протоколы разработаны на базе открытых стандартов и дают возможность упрощенного сопряжения с устройствами различных производителей — кроссплатформенную совместимость.

Работа в жестких условиях эксплуатации. ПЛК обычно работают на производстве с далеко не идеальными условиями окружающей среды или удаленно, где возможности их обслуживания ограничены, поэтому производители стремятся приблизить эксплуатационные характеристики контроллеров к промышленным компьютерам. Специальные ПЛК не теряют работоспособность в экстремальный холод, жару, влажность, при вибрациях и электромагнитных помехах.

Управление. Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) делают шаг вперед и становятся интеллектуальными системам управления (ИСУ ТП), в которых производственный процесс моделируется с помощью цифровых двойников. Это помогает еще на стадии проектирования протестировать все возможные сценарии развития событий, включая потенциальные аварии и оптимизировать техпроцесс в зависимости от требуемых параметров (производительность, экономичность, надежность, экологичность) системы. Человеко-машинный интерфейс (HMI) становится более удобным, хотя обилие графики и не всегда оптимизированный код создают дополнительную нагрузку для ПЛК.

Искусственный интеллект. Разветвленная инженерная инфраструктура крупных предприятий всё чаще управляется автоматизированными системами, в состав которых входит ПО предиктивной аналитики. Искусственный интеллект (ИИ) помогает предсказывать места возможных аварий. Еще одно активно развивающееся направление, в котором задействован ИИ в связке с контроллерами — применение машинного зрения для инспекция промышленных товаров (например, отбраковка деталей с помощью роботов-манипуляторов). И хотя программное обеспечение самого контроллера не выполняет эту функцию, тем не менее ПЛК, должны иметь специальные модули аппаратного ускорения для выполнения данных алгоритмов.

Кибербезопасность. Понятно, что понятие безопасности относится скорее к программному обеспечению и всей ИТ-инфраструктуре, а не ПЛК, тем не менее в контроллеры могут быть встроены внутренние файрволлы. Среди других функциональных возможностей самого ПЛК в области защиты можно назвать: аутентификация по протоколам RADIUS, VPN/TLS поддержку AES-шифрования, подключение к модулю СКУД и межсетевое экранирование.

Тенденции российского рынка ПЛК (по данным МЗТА). В связи с уходом из России ряда крупных иностранных игроков и угрозой ограничения или полного запрета использования проприетарного зарубежного ПО автоматизации возникает спрос на системы управления и диспетчеризации, разработанные на основе открытого исходного кода. Второй тенденцией является создание собственных производственных подразделений автоматизации крупными российскими холдингами на базе или в кооперации с отечественными производителями ПЛК.