Udviklingen af ​​PLC'er: En historie om programmerbare logiske controllere, og hvordan man vælger eller erstatter dem

Gå gennem næsten enhver ældre fabrik, og du vil finde et paradoks. Én linje kører stadig ladder-logik skrevet for femten eller tyve år siden på en controller, der har været udgået i et årti, mens cellen lige ved siden af ​​streamer data til en IIoT-platform til forudsigelig vedligeholdelse. Begge gør deres arbejde. Det hul, der sidder side om side på samme etage, er virkelig historien om, hvordan programmerbare logiske controllere voksede op. At forstå udviklingen af ​​PLC'er er ikke kun industriel trivia. Den fortæller dig, hvorfor din installerede base ser ud, som den gør, og den former to beslutninger, som hver plante i sidste ende står over for: hvilken controller du skal købe næste gang, og hvad du skal gøre, når den, du stoler på, når slutningen af ​​levetiden.

Før PLC'er: Hvorfor Relay Logic Holdt Industry Back

Før PLC'en blev maskiner styret af banker af elektromekaniske relæer. Logikken i en proces, hvilket betyder, når denne ventil åbner, og den motor starter, boede i de fysiske ledninger mellem hundredvis eller endda tusindvis af relæer anbragt i store kabinetter.

Den tilgang virkede, men den var skør på dyre måder. Ændring af kontrolsekvensen betød, at panelet blev omkoblet med hånden, et job, der kunne tage dage eller uger, mens linjen var inaktiv. Et enkelt svigtet relæ eller en løs ledning kunne stoppe produktionen, og at finde fejlen i en labyrint af ledninger var langsomt arbejde. Skabene i sig selv forbrugte gulvplads, og efter år med små ændringer svarede dokumentationen sjældent til det, der faktisk var blevet bygget.

Presset kom til tops i den amerikanske bilindustri. Bilproducenter som General Motors ombyggede deres linjer hvert modelår, og hvert nyt værktøj betød at rive ud og genopbygge relæpaneler til enorme omkostninger. I slutningen af ​​1960'erne gjorde den årlige forstyrrelse søgningen efter et omprogrammerbart alternativ påtrængende. Kerneønsket var enkelt: Hold pålidelighedsingeniørerne tillid, men lav ændringer i software i stedet for kobber. Det pres førte direkte til den specifikation, der skabte den første PLC.

The Birth of the PLC (1968): Modicon 084 og Ladder Logic

I 1968 skrev General Motors Hydramatic-afdeling en nu-berømt specifikation for en solid-erstatning for relæstyring. Den bad om en robust enhed, der kunne omprogrammeres uden omledning, overleve en fabriksgulv og vedligeholdes af fabrikkens eksisterende elektrikere i stedet for computerspecialister.

Et lille ingeniørfirma, Bedford Associates, tog udfordringen op. Deres svar, ledet af ingeniør Richard "Dick" Morley og hans kolleger, blev Modicon 084, der er bredt anerkendt som den første programmerbare logiske controller. Navnet "Modicon" kom fra Modular Digital Controller," og "084" var simpelthen virksomhedens projektnummer. Morley kaldes ofte PLC'ens fader for dette arbejde.

Den vigtigste beslutning bag 084 var ikke rå ydeevne. Det var valget af programmeringsmetode. I stedet for at opfinde et nyt computersprog lod holdet ingeniører programmere controlleren ved hjælp af stigelogik, et diagram, der næsten lignede de relæstigeskemaer, som elektrikere allerede læste hver dag. Dette betød enormt meget. De mennesker, der vedligeholdt disse maskiner, var elektrikere, ikke programmører, og de kunne adoptere den nye controller uden omskoling. Det eneste designvalg, der møder brugerne, hvor de allerede var, er en stor grund til, at PLC'er spredes så hurtigt, og hvorfor ladderlogik forbliver et dominerende programmeringssprog mere end halvtreds år senere. Det er også grunden til, at nogle fabrikker stadig kører stigeprogrammer skrevet for årtier siden, et punkt vi vender tilbage til, når vi diskuterer udskiftning af ældre hardware.

Fra den første ordre spredte konceptet sig hurtigt. Andre producenter fulgte efter, og inden for få år var PLC'en flyttet fra et enkelt bileksperiment til et standardværktøj på tværs af industrier.

Hvordan PLC'er udviklede sig, årti for årti

Når først konceptet viste sig selv, udviklede PLC'er sig støt, og hvert årti tilføjede en kapacitet, som datidens industri efterspurgte.

I 1970'erne og begyndelsen af ​​1980'erne var ankomsten af ​​mikroprocessoren vendepunktet. PLC'er blev mindre og hurtigere, fik mere hukommelse og hentede deres første kommunikationsporte, som lod controllere tale med hinanden i stedet for at køre isoleret.

1990'erne handlede om at forbinde opad, til mennesker og planter over maskinen. Human-machine interfaces (HMI'er) gav operatører grafiske skærme i stedet for indikatorlys, og PLC'er begyndte at udveksle data med højere-anlægssystemer. Denne periode bragte også IEC 61131-3-standarden, udgivet i 1993, som definerede et fælles sæt programmeringssprog og reducerede låsning til enhver enkelt leverandørs stil.

2000'erne foldede funktioner ind, som engang havde brug for separat hardware. Bevægelseskontrol, og i nogle tilfælde maskinsyn, blev funktioner, som en enkelt controller kunne koordinere, mens Ethernet-baserede protokoller gjorde multi-leverandørsystemer langt nemmere at forbinde.

Fra 2010'erne til i dag blev PLC'en en node i et meget større netværk. Controllere linker nu til ERP- og MES-software, feeder IIoT-platforme og understøtter edge computing tæt på maskinen. Lige så vigtigt er det, at de nu skal designes med cybersikkerhed i tankerne, fordi en controller på netværket også er en controller, der udsættes for det.

Hvis du vil se, hvordan en producent bevægede sig gennem de samme stadier, så er vores dyb dyk videreOmron PLC hardwareudvikling over 50 årsporer denne bue gennem et enkelt mærkes produktlinje.

Legacy vs Modern PLC'er: Hvad ændrede sig faktisk

Årti-for-årti-historien forklarer, hvordan vi kom hertil. Sæt side om side viser forskellen mellem en ældre PLC og en moderne sig på tværs af fem dimensioner, og hver har en praktisk konsekvens for den, der ejer systemet.

Sikkerhedslinjen fortjener en note. Mange ældre PLC'er blev designet i en æra, hvor en controller aldrig forventedes at røre ved et bredere netværk. Tilslut en til et moderne anlægsnetværk, og det kan blive et blødt punkt for angribere, hvilket er en af ​​de praktiske grunde til, at fabrikker vælger at erstatte ældre hardware i stedet for at blive ved med at patche rundt om det.

PLC vs PAC vs DCS vs Microcontroller: Rydder op i forvirringen

Disse fire udtryk bliver brugt løst, og forvirringen kan føre til, at man køber den forkerte hardwareklasse. Her er den korte version.

A PLChåndterer diskret, logisk-styret kontrol af maskiner og linjer, som er dens hjemmebane. ENPAC(programmerbar automationscontroller) er en mere kraftfuld fætter, bygget til kompleks matematik, datahåndtering og avanceret programmering på tværs af større systemer. ENDCS(distribueret kontrolsystem) er designet til store, kontinuerlige processer som kemikalier, olie og gas eller strøm, hvor tusindvis af sløjfer kører døgnet rundt. ENmikrocontrollerer en enkelt chip indlejret i én enhed eller produkt, der håndterer én dedikeret opgave.

En enkelt-vejledning: Vælg en PLC til diskret maskinlogik, en PAC, når du har brug for tung beregning og avanceret programmering, en DCS til store kontinuerlige procesanlæg og en mikrocontroller til enkel enkelt-enhedskontrol. Med grænserne klare, er det næste spørgsmål praktisk: hvilke mærker fremstiller disse controllere, og hvordan adskiller de sig?

De vigtigste PLC-mærker i dag

Seks mærker dominerer de fleste indkøbshortlister. Hver har et ægte tyngdepunkt i stedet for blot at være "pålidelig og avanceret", og at vide, hvor hver er stærkest, sparer tid.

Læs tabellen for, hvad der gør hvert mærke forskelligt.Siemenser stærk, når du vil have én platform fra den mindste controller til den største, fælles på tværs af europæisk og diskret fremstilling.Allen-Bradley, en del af Rockwell, er standarden i Nordamerika med en dyb lokal integratorbase.Mitsubishier begunstiget af maskinbyggere, der har brug for hurtighed til en konkurrencedygtig pris.Omronskiller sig ud, hvor en linje handler lige så meget om inspektion, som den handler om bevægelse.Schneider, som bærer den oprindelige Modicon-afstamning, er stærk inden for infrastruktur og proces-tilstødende arbejde. ABB har en tendens til at vinde, hvor steder allerede er standardiseret på ABB-drev og instrumentering.

Uanset mærket er det tre faktorer, der bestemmer, at det passer mere end noget datablad:

• Økosystemlås-ind.Programmeringssoftware, licenser og træning binder dig til en platform. At skifte mærke senere er sjældent kun et hardwareskift.
• Tilgængelighed af reservedele-.Et mærke er kun så godt som din evne til at få moduler hurtigt, især for ældre serier. Lange gennemløbstider på et enkelt kort kan gøre en linje tomgang.
• Integrationskompatibilitet.Tjek, at controlleren taler de protokoller, som dine eksisterende drev, HMI'er og upstream-systemer allerede bruger.

For en bredere liste og hoved-til-detaljer, se vores guide tiltop PLC-producenter. Når du allerede kender det mærke, du har brug for, kan dugennemse PLC-moduler efter producentdirekte.

Sådan vælger du den rigtige PLC til din applikation

Når brand-shortlisten er indstillet, match den til jobbet foran dig. Fem faktorer bærer det meste af beslutningen.

I/O-antal og udvidelsesmuligheder.Tæl dine input og output, og tilføj derefter ca. 20 til 30 procent frihøjde. Dimensionering til dagens nøjagtige antal er, hvordan planter ender med at erstatte en hel controller bare for at tilføje et par sensorer to år senere.

Behandlingsevne.Simpel tænd/sluk-logik kræver lidt; PID-sløjfer, bevægelse eller tung datahåndtering kræver en stærkere CPU og hurtigere scanningstid. Match processoren til den sværeste opgave på linjen, ikke den gennemsnitlige.

Kommunikationsprotokoller.List de protokoller, dit eksisterende udstyr bruger, såsom PROFINET, EtherNet/IP, Modbus eller EtherCAT, og vælg en controller, der taler dem indbygget. Eftermontering af gateways tilføjer senere omkostninger og fejlpunkter.

Miljøvurdering.Temperatur, vibrationer, støv og fugt bestemmer, om du har brug for standard eller hærdet hardware. En controller, der er klassificeret til et rent kabinet, vil ikke holde i et vaske-sted eller udendørs.

Budget og leveringstid.Det billigste modul er ingen lejlighedskøb, hvis det har tolv-ugers leveringstid, og din linje er nede. Afvej enhedspris i forhold til reel tilgængelighed og omkostningerne ved forsinkelse.

En hurtig tjekliste, du kan genbruge:

• Inkluderer dit I/O-tal 2 til 3 års ekspansion?
• Er CPU'en størrelsen til din mest krævende opgave, ikke gennemsnittet?
• Understøtter controlleren dine eksisterende protokoller?
• Er miljøvurderingen rigtig for det faktiske installationssted?
• Har du bekræftet reel lagerbeholdning og leveringstid, ikke kun listepris?
• Passer det til det brandøkosystem, dit team allerede kender?

Hvis din eksisterende controller er i orden, og du blot udvider, gælder den samme logik. Den sværere sag er den næste: hvad skal man gøre, når den PLC, du er afhængig af, udgår.

Udskiftning af ældre eller udgåede PLC'er

At udskifte en controller er sjældent et frit valg; det er normalt tvunget af et af nogle få signaler. Overvej udskiftning seriøst, når du ser følgende:

• Gentagne fejl og uplanlagt nedetid på en aldrende controller.
• En officiel ophør-af-levetid eller ophørsmeddelelse fra producenten.
• Ingen originale reservemoduler tilgængelige eller kun tvivlsomt gråt-marked.
• Vedligeholdelses- og nedetidsomkostninger, der stille og roligt er vokset sig større end omkostningerne ved opgradering.

Hvis nogen af ​​disse gælder, er det første praktiske trin sourcing. Bekræft, om dit nøjagtige varenummer stadig produceres, og hvis ikke, identificer en kompatibel erstatning eller en stadig-lagerført tilsvarende. Det er her, en distributør med reel lagerbeholdning betyder noget, fordi et udgået varenummer ofte stadig er at finde gennem de rigtige kanaler længe efter, at producenten er gået videre.

Derfra står du over for én reel beslutning: f.eks.-for-som erstatning eller en fuld opgradering.

A kompatibel udskiftningbeholder dit eksisterende program, ledninger og I/O-layout. Det er lavere risiko, lavere omkostninger og hurtigt, hvorfor det normalt er det rigtige opkald, når en linje blot skal blive ved med at køre. Vælg denne vej, når nedetid er din hovedfjende, og det omgivende system ellers er sundt.

A fuld opgraderingtil en moderne platform koster mere og tager længere tid, men det nulstiller uret: aktuel tilgængelighed af-reservedele, moderne kommunikation og cybersikkerhed indbygget. Vælg dette, når hele systemet ældes, når en bredere modernisering allerede er planlagt, eller når den gamle arkitektur holder tilbage, hvad du vil gøre næste gang.

Hvis du arbejder gennem en specifik migration, er vores gennemgang afvalg og migrering af ældre Modicon-controllereviser, hvordan disse afvejninger-udspiller sig på et rigtigt produktsortiment. Og hvis du allerede kender den del, du skal have købt eller udskiftet,send os modelnummeret for et lagertjek og tilbud.

Fremtiden for PLC'er: Edge AI, Autonomous Optimization og OT/IT-konvergens

Tre skift tegner, hvor PLC'er går næste gang, og hver har en takeaway til et køb, du foretager i dag.

Edge AIflytter analyse til eller ved siden af ​​controlleren, så opgaver som anomalidetektion sker lokalt uden en rundtur til skyen. Tip: At favorisere controllere, der understøtter edge computing i dag, giver dig plads til disse funktioner senere.

Autonom optimeringlader systemer tune deres egne parametre fra live data i stedet for faste sætpunkter. Hint: åben dataadgang og standardprotokoller betyder mere her end nogen enkelt leverandørfunktion.

OT/IT-konvergensfortsætter med at udviske grænsen mellem fabrikkens gulv og virksomhedssoftware. Hint: en controller med et stærkt, sikkert netværk vil integreres langt lettere end en, der er designet som en ø.

Intet af dette betyder at jagte det nyeste. Det betyder, at når du anvender udvælgelsestjeklisten ovenfor, er vægtning af forbindelse og åbne protokoller lidt højere en billig-måde at holde et køb relevant i længere tid.

Hvor skal man hen herfra

Udviklingen af ​​PLC'er er virkelig historien om et værktøj, der blev ved med at møde sine brugere, hvor de var, fra stigelogik i 1968 til sikre, tilsluttede controllere i dag. Hvor du skal hen, afhænger af hvor du står:

• Stadig kortlægning af landskabet?Sammenlignstore PLC-mærkerog hvordan de adskiller sig, før du shortlist.
• Skal du vælge din næste controller?Kør udvælgelsestjeklisten ovenfor i forhold til din faktiske ansøgning.
• Har du at gøre med en aldrende eller udgået PLC?Identificer delen, vælg mellem en kompatibel udskiftning og en opgradering, og få derefter et lagertjek.

Uanset hvilken fase du er på, så fortæl os hvilke moduler du arbejder med, så hjælper vi dig hurtigt med at finde de rigtige moduler.Anmod om et tilbud eller et lagertjekat komme i gang.

FAQ

 

 

Hvad var den første PLC, og hvem opfandt den?

Modicon 084, bygget af Bedford Associates i 1968 til 1969 som svar på en General Motors specifikation. Ingeniøren Dick Morley er bredt krediteret som dens hovedskaber og kaldes ofte PLC'ens fader.

Hvad er de fem IEC 61131-3 programmeringssprog?

Ladder Diagram (LD) for relæ--logik, funktionsblokdiagram (FBD) for signalflow, struktureret tekst (ST) for tekst-baseret kode, instruktionsliste (IL), en lav-sammensætning-lignende sprog og Sequential Function Chart (SFC) for trinsekvenser.

Hvilket PLC-mærke er bedst?

Der er ikke en enkelt bedste; det afhænger af tre ting: din region og lokale support, det økosystem dit team allerede kender, og din ansøgningstype. Siemens og Schneider fører på tværs af store dele af Europa og infrastrukturen, Allen-Bradley i Nordamerika og Mitsubishi og Omron inden for asiatisk maskinbygning. Sammenlign dem i voresmærke guide.

Hvordan vælger jeg den rigtige PLC?

Match fire ting til din applikation: I/O tæller med plads til at udvide, processorkraft til din sværeste opgave, kommunikationsprotokollerne dit udstyr bruger og miljøvurderingen for installationsstedet. Bekræft derefter reelt lager og leveringstid. Den fulde tjekliste er ovenfor.

Kan jeg erstatte et udgået PLC-modul?

Normalt ja. Mange udgåede varenumre er stadig tilgængelige via distributørens beholdning, og hvor de ikke er det, kan en kompatibel eller opgraderet tilsvarende købes.Send os modelnummeretog vi vil tjekke tilgængelighed.

Er nye og gamle PLC'er fra samme mærke kompatible?

Det afhænger af. Inden for samme produktserie er erstatninger ofte tæt på at falde-ind. På tværs af generationer eller serier kan du have brug for softwarekonvertering eller ledningsændringer, så tjek serien, firmware- eller softwareversionen og I/O-layoutet, før du antager kompatibilitet.

Gratis konsultation