A digitalizáció és a modularizáció az automatizált termelő- és csomagolórendszerek sikerének tényezői. Ezért a hagyományos, centralizált ipariirányítórendszer-szerkezetet régóta leváltották a decentralizált architektúrák. Az adatfeldolgozás és -kommunikáció már nemcsak egy központi irányító számítógépen történik. Ez a számítógép a feladatokat specializált egységekkel osztja meg például képfeldolgozáshoz, melyek kontrollerekkel rendelkeznek az egyre inkább autonóm alrendszerekben vagy gépmodulokban, éleszközökkel, melyek külső szolgáltatásokkal rendelkeznek a cég saját adatközpontjában vagy a felhőben, és magasabb szintű folyamatirányító rendszerekkel. A decentralizált megoldások sokszínűsége zavaró lehet, és problémákat vethet fel. Kérdéseinkre  Lukas Punzenberger, a COPA-DATA termékmenedzsment-igazgatója válaszol.

Egyes irányítórendszer-gyártók nemrég bevezették a virtuális PLC-ket. Mit gondolsz e fejlesztésről?

Lukas Punzenberger: A virtuális PLC-k nem újak. Több évtizeden át sok gyártó biztosított szigorúan szoftveralapú irányítórendszereket, melyek hardverfüggetlenek, és „soft PLC” vagy szoftveralapú programozható logikai irányítók néven ismertek. Amíg a PLC-logika és az alkalmazás csak szoftverként érhető el, a soft PLC szinte bármilyen hardveren futtatható. Ezt virtuális PLC-nek nevezzük.

Rendelkezik a COPA-DATA virtuális PLC-vel?

Lukas Punzenberger, a COPA-DATA termékmenedzsment-igazgatója

A COPA-DATA már több mint 20 éve forgalmaz az IEC 61131-3 szabványnak megfelelő soft PLC megoldást a termékkínálat részeként zenon Logic néven. Ez hardverfüggetlen, és virtuális PLC-ként használható. Bármilyen szintű programokat és funkciókat futtathatsz vele. Fő irányunk mindig a rugalmasság a felhasználók számára. Így nincs korlátozás, ha a legjobb lehetséges megoldásról van szó.

Milyen kiterjedtek a zenon Logic virtualizációs megoldásai?

Attól függően, hogy hol értelmesebb, a zenon Logic futtatható PLC-n vagy ipari PC-n közvetlenül a gépben, egy éleszközön a géphez közeli irányítószekrényben, a cég belső szerverszobájában, az adatközpontban vagy akár infrastruktúra-szolgáltatási (IaaS) megoldásként felhőszolgáltatótól. A PLC funkció platformfüggetlen biztosításának egyszerűsítéséhez a zenon Logicot Docker-konténerekben biztosítjuk. Ezek könnyen szállíthatók és telepíthetők fájlokként, biztosítva a számítógépen használt erőforrások elkülönítését és menedzsmentjét. Így a zenon Logic virtualizációjának és az OT és IT egyesítésének lehetőségeit valóban korlátlanná teszi.

Mi különbözteti meg a zenon Logicot más virtuális PLC-ktől?

A zenon Logic a végpontok közti felszerelésautomatizációt lehetővé tevő zenon szoftverplatformunk integrált komponense. Így a virtuális PLC nagyobb projektekbe is integrálható további konfigurációs tevékenységek nélkül.

Mi az előnye a PLC-funkciók végpontok közti zenon-projektbe ágyazásának?

A zenon szoftverplatform célja és funkciója a digitalizáció és az automatizáció teljes potenciáljának kihasználása a gépek és a felszerelés összekötésével, és azok teljes rendszerkénti kezelésével, elemzésével és irányításával. A zenon IIoT-szolgáltatások használatával a projektek akár távoli gépeket és felszereléseket, valamint épületkezelő és energiarendszereket és az IT-hez való csatlakozást is tartalmazhatják. Az ipar- és hardverfüggetlenség mellett a zenon erősségei közé tartozik a minden szinten történő interoperabilitás.

A szoftverplatform kompatibilis minden kereskedelmi forgalomban kapható ipari kontrollerrel, mezőbusszal és az ipari ethernet változataival, akárcsak az OPC UA-val. Ezenkívül megfelel az iparspecifikus szabványoknak, például az áramgenerálásra és -elosztásra vagy az élettudományi és gyógyszerészeti szektorokban alkalmazottaknak. Ilyen közegben a zenon Logic lényegében univerzális, mivel lehetővé teszi a PLC-funkcionalitás bevezetését a teljes rendszeren belül bárhová új hardver telepítése vagy a meglévő alrendszerekbe avatkozás nélkül.

Tudsz biztosítani használati esetet?

Bár a zenon szoftverplatform már rendelkezik natív felületekkel, például illesztőprogramokkal több mint 300 különböző eszközhöz és rendszerrel, egy köztes lépés hasznos lehet. A virtuális PLC-megoldás folyamathoz kapcsolódó komponensként szolgálhat az érzékelők ellenőrzéséhez, az általuk biztosított adatok előfeldolgozásához és a valós idejű választ igénylő aktuátorok közvetlen irányításához. A változtatásokat a teljes magasabb szintű rendszerben kidolgozhatod. A programok a gépirányító rendszertől külön futnak, így nem terhelik a felszerelést.

Hol lehet ez hasznos?

Ez lehetővé teszi további érzékelők és aktuátorok kezelését, különösen utólagos beépítéskor. A meglévő rendszerek ipar 4.0-ra való frissítéséhez gyakran szükséges új érzékelők építése gépekbe és gépek közé. Ezek meglévő kontrollerekbe való integritása gyakran nem praktikus. Ezenkívül sok esetben ez nem is lenne lehetséges újratanúsítás nélkül. Ha az érzékelők a zenonnal közvetlenül vagy a zenon Logicon keresztül vannak csatlakoztatva, a meglévő CPU-k és programok nem igényelnek módosítást.

Fel kell állítani teljes zenon-projektet a virtuális PLC előnyeiben való részesedéshez?

Egyáltalán nem. A zenon Logickal a felhasználók kicsiben is kezdhetnek. Például rendszereiket hatékonyabbá vagy fenntarthatóbbá tehetik néhány új érzékelővel vagy aktuátorral, vagy elérhetik az OT/IT konvergenciát. Például a gépben vagy modulban meglévő PLC-t le is cserélheted buszkapcsolóval, és a központi CPU-t beépítheted virtuális gépre. Ez némi megtakarítást jelent. Ezenkívül a specifikus irányító hardver és a kapcsolódó karbantartási költségek eltávolítása a karbantartási aktivitások csökkentése szempontjából előnyös.

Mit jelent ez a moduláris gépek és felszerelések tervezésében?

Az egyik legnagyobb változás a hagyományos PLC-technológiához képest a feladatok igen aprólékos elosztása. Mivel nincs többé szükség hardverre, egy sokfeladatú PLC helyett sok zenon Logic-példánya is lehet, melyek extrém esetben mind egy feladatot látnak el. Ez lehetővé teszi a teljes feladat kezelhető részekre osztását. Ez lehetővé teszi továbbá a felhasználóknak az irányítótevékenységek modularizálását. Ez nemcsak a gépek modularizálását teszi lehetővé, hanem dinamikus újrakonfigurálásukat működés közben a változó szükségleteknek való megfeleléshez. Csak így érhető el az adaptív gyártóüzemek tényleges célja az ipar 4.0 elvei alapján.

Ez támogatja a gépek és felszerelés skálázhatóságát is?

Természetesen. Ennek egyik előnye, hogy nem kell előre tudni, milyen hardver fog kelleni. Ezenkívül a virtuális PLC egyes példányai különböző hardverre portolhatók szükséglettől függően, például a valós idejű adatátvitel tekintetében. E folyamat felhasználók részére való további egyszerűsítése végett meglévő IT-technológiát használunk (felhőszabványok, adatközpontszabványok), és a logikai blokkokat Docker-konténerekben tároljuk. Amíg a hardver ezt támogatja, ez a legegyszerűbb, és ez sokkal könnyebbé teszi a skálázást, például ha egy alfolyamat több számítási kapacitást igényel.

Nem kellenek a gép- vagy felszerelésgyártóknak drága, igény szerint készen álló IT-specialisták ehhez?

A hagyományos PLC-technológiát már ismerő embereket nehezebb most találni, mint az ipari automatizáción kívüli technológiát ismerő szoftverfejlesztőket. Ezért a virtuális PLC-megoldásunk magasszintűnyelv-támogatását bővítettük. Az IEC 61131-3-nak megfelelő programozási lehetőség mellett idetartozik a Python-integráció. Általában a „konfigurálás programozás helyett” teljesül a zenonra, de nem alkalmazható az egész PLC-funkcionalitásra.

Számodra mik a virtuális PLC-k fő előnyei?

A dedikált irányítóhardver szükségének megszűntéből fakadó megtakarítások mellett ez elsősorban a gépek felszerelésekor lévő magasabb szabadságfok. Oda teheted a rendszer határait, ahol a felhasználói előny van. A fejlesztési aktivitások könnyebben feloszthatók sok ember közt. Emellett a termékfejlesztők könnyebben használhatnak modern megoldásokat, például digitális ikreket szimulációhoz és egészen a virtuális komissiózásig tartó teszteléshez. Mindez segít a bevezetési idők csökkentésében és a hibák és újradolgozás elkerülésében.

Ezen túlmenően a virtualizáció általában, és a konténeresítés különösen, lehetőséget nyit az ipari vezérlési és automatizálási technológia központi elemeinek működtetésére és karbantartására a már meglévő IT-erőforrások felhasználásával. A virtuális PLC-megoldás különböző példányai futhatnak és együttműködhetnek a meglévő rendszerhatárokon átnyúlóan, elosztott telepítési helyeken, akár helyben, akár egy perifériás eszközön, akár a felhőben. Nincs más rendszer, amely olyan egyszerűen lehetővé tenné az ügyfelek számára egy nyitott, szoftveralapú elosztott vezérlőrendszer, vagyis egy Open DCS megvalósítását, mint a zenon.

| Illusztrációk: COPA-DATA