После десятилетий поддержки производства системы программируемых логических контроллеров (ПЛК), похоже, достигают предела своих возможностей в удовлетворении современных требований. Эти устаревшие платформы никогда не были предназначены для внедрения аналитики, искусственного интеллекта и даже элементарной связи между несколькими производственными площадками. Ограничение заключается не в надежности, поскольку традиционные ПЛК остаются эффективными для выполнения основных функций управления, а скорее в их жесткости. Привязывая производителей к проприетарным экосистемам, они создают барьеры для модернизации и масштабируемости.Рассмотрим сценарий, в котором компании необходимо обновить программное обеспечение управления на десяти производственных площадках. В текущей модели это требует отправки инженеров на каждую площадку для индивидуальной установки, остановки производственных линий и полагаться на то, что каждая ручная настройка будет выполняться без ошибок. Даже при наличии высококвалифицированных команд незначительные различия в настройках могут приводить к расхождениям между площадками, которые накапливаются со временем. Теперь представьте себе масштаб с десяти площадок до сотен или тысяч: ручные обновления быстро становятся сложными, подверженными ошибкам и практически невыполнимыми для обеспечения стабильной работы.Расширение создает еще большую проблему. Создание нового предприятия или увеличение производственных мощностей требует учета специфических требований к оборудованию от разных поставщиков, переработки логики управления для различных платформ и управления все более сложной сетью несовместимых систем. В результате расширение увеличивает управленческие издержки, а не позволяет использовать преимущества масштаба. Решение заключается в централизованном управлении на периферии сети, поддерживающем современные рабочие нагрузки приложений, такие как контейнеризированные программные ПЛК. Такой подход отделяет аппаратное обеспечение от программного обеспечения и обеспечивает унифицированное управление распределенными операциями.Почему существующие подходы неэффективныТрадиционные архитектуры промышленного управления имеют ряд существенных ограничений. Во-первых, они напрямую привязывают приложения управления к конкретному оборудованию, что делает обновления, миграции и расширения излишне сложными. Когда срок службы ПЛК подходит к концу, компании часто сталкиваются с трудным выбором между дорогостоящей модернизацией оборудования или поддержанием все более устаревающих систем.Проприетарный характер этих платформ также создает дополнительные сложности. Разные поставщики используют несовместимые среды программирования, протоколы связи и модели лицензирования. Эта фрагментация означает, что опыт, полученный на одной системе, не обязательно переносится на другую, а интеграция оборудования разных марок требует разработки индивидуальных решений. Кроме того, управление отдельными ПЛК на нескольких площадках требует ручного вмешательства при каждом изменении, создавая узкие места, которые замедляют инновации и увеличивают операционные издержки. Компании оказываются в ситуации, когда им приходится использовать системы управления, которые препятствуют необходимой в современном производстве связности и адаптивности.Промышленные предприятия могут извлечь выгоду из использования управляющей логики, способной выполняться на любой платформе, инструментов управления, работающих на распределенных площадках, и систем, предназначенных для одновременной поддержки множества приложений.Основные инженерные проблемы и потенциальные решения.Снятие ограничений ручной настройкиРучная настройка влияет на все аспекты распределенных операций. Когда требуется обновление логики управления, инженерные группы должны выезжать на каждый объект, вносить изменения индивидуально и проверять их корректную работу. Этот процесс может занять несколько недель, даже для незначительных обновлений на нескольких объектах. Более того, ручные процедуры по своей природе вносят различия между объектами, что приводит к расхождениям в операционном поведении, которые могут поставить под угрозу качество и эффективность продукции. Устранение неполадок особенно сложно, поскольку каждый объект может работать по-разному, несмотря на предположительно идентичную логику управления.Еще одним важным аспектом являются процедуры отката. Если обновление приводит к осложнениям, их устранение может потребовать дополнительных выездов на место, что приведет к увеличению времени простоя и росту расходов. Страх перед сбоями часто мешает компаниям внедрять полезные обновления, вынуждая их продолжать полагаться на устаревшие системы управления. Контейнеризированные программные ПЛК меняют эту ситуацию, позволяя развертывать приложения управления, упакованные в контейнеры, одновременно на нескольких площадках из одного централизованного места. Тот же контейнер, который работает в среде разработки, работает идентично и в производственной среде, исключая расхождения в конфигурации между площадками. Кроме того, обновления переносятся из проектов установки оборудования в развертывание программного обеспечения, что сокращает время развертывания с недель до часов и повышает согласованность операций.Оценка ограничений, связанных с привязкой к конкретному поставщику.Использование проприетарных систем управления создает долгосрочные стратегические проблемы, выходящие за рамки непосредственных технических задач. Компании могут оказаться в ловушке экосистем поставщиков, которые диктуют выбор оборудования, стоимость лицензирования программного обеспечения и интеграцию. Эта зависимость ослабляет их переговорные позиции и вынуждает их следовать срокам поставщиков для обновлений и поддержки.Подключение проприетарных ПЛК к аналитическим платформам, облачным сервисам или системам искусственного интеллекта часто требует дорогостоящего промежуточного программного обеспечения и индивидуальной разработки, при этом каждая интеграция вносит дополнительную сложность и потенциальные точки отказа. Кроме того, навыки инженера, специфичные для конкретной платформы, трудно перенести, что создает кадровые ограничения и ограничивает гибкость при внедрении новых технологий.Аппаратно-независимые программно-определяемые ПЛК решают эти проблемы, работая на лучших в своем классе промышленных вычислительных платформах. Благодаря возможности переноса приложений между различными производителями оборудования, они способствуют конкурентоспособным закупкам и снижают необходимость в принудительных обновлениях. Открытые среды разработки используют привычные языки программирования и инструменты, что упрощает поиск квалифицированного персонала и обеспечивает бесшовную интеграцию с современными программными экосистемами.Периферийный компьютер OnLogic CL210, установленный в шкафу управления для защиты промышленных сетей. Изображение предоставлено компанией OnLogic.Решение проблем интеграцииСопряжение информационных и операционных технологий остается одной из наиболее актуальных проблем в современных производственных средах. Возьмем, к примеру, тот факт, что протоколы связи, такие как Modbus, EtherCAT и PROFINET, работают иначе, чем корпоративные сети, и требуют механизмов преобразования в каждой точке интеграции. Эти преобразования требуют специальных шлюзов и специализированного программирования, что вносит дополнительную сложность и создает потенциальные источники сбоев.Кроме того, производственные системы должны постоянно поддерживать свою доступность, что может противоречить принципам ИТ-безопасности, предполагающим регулярные обновления и исправления системы. Эта несовместимость вынуждает компании использовать изолированные производственные сети, что ограничивает доступ к данным, необходимым для аналитики, и потенциально создает пробелы в безопасности.Промышленное оборудование, как правило, генерирует непрерывные потоки информации в режиме реального времени, которые могут не соответствовать стандартным структурам бизнес-баз данных. Объем и частота этих данных могут перегрузить стандартную ИТ-инфраструктуру, которая не была рассчитана на обработку тысяч обновлений в секунду. Организации часто прибегают к созданию собственных систем преобразования данных, требующих постоянного обслуживания, что ограничивает аналитические возможности.Платформы граничных вычислений решают вышеупомянутые проблемы интеграции, обеспечивая встроенную поддержку как промышленных, так и ИТ-протоколов. Эти системы могут напрямую взаимодействовать с производственным оборудованием, используя установленные промышленные стандарты, одновременно обеспечивая совместимость с веб-API, необходимыми современным производственным приложениям. Эта двойная возможность позволяет избежать многих проблем, связанных с настраиваемыми уровнями преобразования, и предоставляет ИТ-командам необходимые средства контроля безопасности и инструменты управления.Устранение узких мест масштабируемостиВ общих чертах, существующие методы масштабирования, как правило, приводят к экспоненциальному увеличению сложности управления. Для каждой новой площадки требуется индивидуальная закупка оборудования, индивидуальная настройка и техническое обслуживание, которые не выигрывают от работ, выполняемых на других площадках. Эксплуатационные расходы растут быстрее, чем производственные мощности, что снижает выгоду от повышения эффективности за счет расширения.Использование ресурсов представляет собой еще одну проблему для масштабируемости. Специализированные ПЛК часто работают с низкой степенью загрузки, но стандартные архитектуры не позволяют совместно использовать вычислительные ресурсы между различными функциями управления. Это может привести к избыточному выделению аппаратных ресурсов и неэффективному использованию доступной вычислительной мощности. Управление системами управления в разных часовых поясах или регионах требует частых командировок или привлечения местного технического персонала.С другой стороны, программно-определяемые системы управления улучшают экономику масштабирования, рассматривая приложения как модульное программное обеспечение, а не как системы, привязанные к аппаратному обеспечению. Новые площадки могут быть развернуты путем установки стандартного вычислительного оборудования и загрузки соответствующих контейнеров приложений. Платформы оркестровки на периферии сети также обеспечивают централизованное управление, сохраняя при этом локальную автономию, что позволяет компаниям расширять свою деятельность без увеличения управленческих затрат.Преодоление ограничений ПЛКOnLogic преодолевает ограничения ПЛК с помощью промышленного вычислительного оборудования, разработанного для распределенных периферийных приложений. Их системы обеспечивают необходимую вычислительную мощность и возможности подключения для запуска множества контейнеризированных приложений, сохраняя при этом устойчивость к воздействию окружающей среды, необходимую в производственных условиях. Платформы поддерживают как устаревшие промышленные протоколы, так и современные сетевые стандарты, упрощая задачи интеграции. Avassa дополняет эту аппаратную основу программным обеспечением для оркестрации периферийных приложений, которое обеспечивает облачное управление приложениями в промышленных условиях. Это позволяет централизованно развертывать и управлять распределенными приложениями и сохраняет локальную автономность, необходимую для промышленных операций. Сочетание этих технологий позволяет инженерным группам управлять сотнями распределенных приложений управления из одного центрального места.Avassa предоставляет автоматизированные и эффективные функции размещения и версионирования контейнеров, а также возможность мониторинга и наблюдения за состоянием приложений. Изображение предоставлено компанией Avassa.В конечном итоге, OnLogic+Avassa — это переход от аппаратно-ориентированного к программно-ориентированному промышленному управлению. Такой подход позволяет производителям внедрять изменения в логику управления на всех этапах производства за считанные минуты, а не недели, более эффективно интегрироваться с аналитическими системами и системами искусственного интеллекта, а также масштабироваться без пропорционального увеличения сложности управления.Хотите узнать больше о том, как программно-определяемые ПЛК (SoftPLC) делают возможной современную автоматизацию? Посетите веб-сайт OnLogic, чтобы ознакомиться с полным техническим документом о программно-определяемых ПЛК, граничных вычислениях и контейнерах, а также получить представление о создании отказоустойчивых и высокопроизводительных систем промышленной автоматизации будущего.
