The Great Enabler:SPS und das industrielle Internet der Dinge

In einer immer komplexer werdenden industriellen Welt ist Technologie ein Wegbereiter. Es ermöglicht uns, Daten auf neue Weise zu sammeln und zu interpretieren, was uns dazu führt, bessere Entscheidungen darüber zu treffen, wie wir unsere Geschäfte führen. Nehmen Sie zum Beispiel das industrielle Internet der Dinge (IIoT).

In weniger als einem Jahrhundert haben wir erlebt, wie sich die Industrie durch die dritte industrielle Revolution verändert hat. Die neueste Entwicklung, Industrie 4.0, führte die Idee der Smart Factory ein. Jetzt erreichen wir den Wendepunkt, an dem die Technologie ausgereift genug ist, um diese Vision auf globaler Ebene zu verwirklichen. Jamie Smith von Control Techniques betrachtet den Dreh- und Angelpunkt, der das industrielle Internet der Dinge (IIoT) Wirklichkeit werden lässt.

Wir haben seit Industrie 2.0 einen langen Weg zurückgelegt

Wenn Sie lange genug zurückgehen, Zeiten, bevor es SPS gab, hatten wir Relais, Timer und elektrische Schleifensteuerungen. Prozessleitsysteme waren weit verteilt und in der Fabrik fest verdrahtet. Die Überwachung dieser Systeme war zeitaufwändig und erforderte oft, dass Techniker den ganzen Tag durch die Fabrik liefen. Wie Sie sich vorstellen können, machte dies die Fehlersuche sehr schwierig. Offensichtlich ein ernstes Problem für hochwertige Unternehmen, bei denen Ausfallzeiten Millionen von Dollar kosten können. Dies führte zu einer wachsenden Nachfrage nach integrierter Steuerung. Infolgedessen begannen die Ingenieure, nach einer zuverlässigen Alternative zur Relaislogik zu suchen. Daraus entstanden speicherprogrammierbare Steuerungen oder SPSen.

Früher waren SPSen so groß, dass Unternehmen SPSen aufgrund ihrer Größe und ihrer Umgebungsanforderungen in zentralen Kontrollräumen installierten. Sie wurden unter Verwendung riesiger Kabelmengen ferngesteuert mit Feldgeräten verdrahtet. Trotz all der zusätzlichen Kosten machten SPSen einen enormen Eindruck. Fehler wurden leichter gefunden, Ausfallzeiten reduziert, der Durchsatz erhöht und die Sicherheit verbessert. Am Ende ging es darum, ein Unternehmen profitabler zu machen, und das hat die PLC erreicht.

Der Wendepunkt für das industrielle Internet der Dinge (IIoT)

Dank der technologischen Entwicklung sind SPSen in Größe und Kosten stetig geschrumpft und können in raueren Umgebungen eingesetzt werden. Dies hat neue Möglichkeiten zur Erhöhung des Kontrollniveaus eröffnet. Jetzt können wir alle unsere Maschinen in mehreren Fabriken in jedem Teil der Welt miteinander verbinden. Diese Maschinen können ein Masterprogramm ausführen, das von einer kleineren zentralen Steuerung zu einzelnen SPSen geleitet wird. Bei weniger komplizierten Prozessen macht eine einfache externe SPS auf einem Gerät den Bedarf an komplexen und kostspieligen elektromechanischen Optionen überflüssig.

Je erschwinglicher die Technologie wird, desto mehr Unternehmen werden vom Industrial Internet of Things (IIoT) profitieren können. Bestimmte kostengünstige AC-Antriebe werden jetzt beispielsweise ohne zusätzliche Kosten mit einer integrierten SPS geliefert. Es muss für OEMs sehr attraktiv sein.

Einige der Hauptvorteile der Verwendung einer dezentralen SPS

1. Große SPS können teuer sein. Eine Möglichkeit besteht darin, die zentrale Steuerung zu entfernen und die Arbeit auf kleinere SPS zu verteilen. Die Kosten könnten durch die Verwendung eines Frequenzumrichters mit integrierter SPS weiter gesenkt werden.

2. Wenn Sie ein System aktualisieren oder ändern, ist möglicherweise eine zusätzliche Codierung erforderlich. Bei einem zentralisierten Steuerungssystem könnte dies bedeuten, dass eine ganze Produktionslinie stillgelegt werden muss. Die andere Möglichkeit besteht darin, einen lokalen Controller zu haben, der isoliert werden kann, sodass der Rest der Leitung weiterlaufen kann.

3. In einigen Fällen laufen Prozesse zu schnell, als dass eine zentrale Steuerung sofort reagieren könnte. Durch einen dezentralen Controller ist es möglich, Verzögerungen zu reduzieren und von einer längeren Betriebszeit zu profitieren.

4. Es ist einfach, eine Verbindung herzustellen, wenn sich das Gerät vor Ort beim Bediener befindet. Dies ermöglicht Funktionen wie Trendanalyse, Alarmierung, Batching oder sogar Drucken.

5. Es kann schwierig sein, Fehler zu beheben, wenn Sie ein großes System verwenden, im Gegensatz zur Arbeit an kleineren. Verteilte Steuerungssoftware ist einfacher zu warten, da weniger Informationen analysiert werden müssen.

6. Feldbasierte verteilte Controller verlassen sich nicht vollständig auf den zentralen Controller. Sollte also die zentrale Steuerung ausfallen, schlägt der gesamte Prozess nicht fehl. Dadurch kann der Benutzer seinen Prozess weiter ausführen.

7. Ein großer Vorteil eines verteilten Systems besteht darin, dass es einfacher zu partitionieren ist. Sie können die Sicherheit erhöhen, indem Sie Zonenverriegelungen oder Lichtschutzgitter verwenden.

Zur Verteidigung des zentralisierten Systems

Es gibt einen Grund, warum viele Menschen immer noch zentralisierte Systeme verwenden. Zunächst einmal haben sie sich über viele Jahre als effektive Methode zur Verwaltung der werksweiten Kommunikation bewährt. Ein Systemwechsel wäre teuer und kontraproduktiv, warum unnötige Ausfallzeiten einführen, wenn etwas bereits gut funktioniert?

Bei neuen Geräten kann die Dezentralisierung zusätzliche Komplexität hinzufügen, die nicht benötigt wird. In Branchen, in denen Luftpartikel oder Temperatur zu Fehlfunktionen führen können, ist eine einfache Einrichtung mit einer konditionierten zentralen SPS die bessere Option.

Am wichtigsten ist, dass Sie einen Master in Ihrem System benötigen. Das bedeutet eine SPS, die die Master-Kommunikation an den Rest Ihres Systems sendet. In der Regel handelt es sich dabei um leistungsfähige Prozessoren, die Nachrichten an kleinere Folge-PLCs weiterleiten. Das Tolle an diesem Ansatz ist, dass wir die Kontrolle zentral halten, aber von der Autonomie einzelner Teile des Systems profitieren.

Der Dreh- und Angelpunkt der Veränderung

Bis vor kurzem beeinflussten Größe, Kommunikation und Softwarestandards alle unsere Entscheidungen. Sie zwangen uns beim Bau der Ausrüstung. Die Möglichkeiten des Industrial Internet of Things (IIoT) stehen kurz vor der Realisierung. In Kürze werden neue Unternehmen auftauchen, die die gleichen Produkte anbieten, aber intelligentere Produkte herstellen, die die Betriebszeit erhöhen.

Die Frage ist, sind Sie bereit für die nächste Innovationswelle und das Erwachsenwerden des Industrial Internet of Things (IIoT)?