۱. مزایای معماری اصلی و عملکرد مبتنی بر داده
محیط اجرایی چندزبانه و باز:
برخلاف PLCهای سنتی که کاربران را به یک زبان IEC 61131-3 واحد در هر بلوک برنامه محدود میکنند، PLCnext یک زمان اجرای یکپارچه ارائه میدهد که کد را به صورت بومی و موازی از منابع مختلف اجرا میکند. این شامل موارد زیر است:
زبانهای IEC 61131-3 (منطق نردبانی، متن ساختاریافته و غیره)
زبانهای سطح بالا مانند C++، C# و پایتون
طراحیهای مبتنی بر مدل از MATLAB®/Simulink®
از نظر کمی، این امر نیاز به دروازههای خارجی یا رایانههای شخصی برای اجرای الگوریتمهای پیشرفته را از بین میبرد و با حذف ۵ تا ۱۵ میلیثانیه از لرزش ارتباطی که در تنظیمات ترکیبی معمول است، تأخیر سیستم را کاهش میدهد. یک الگوریتم پیچیده (مثلاً پیشپردازش بینایی ماشین یا PID پیشرفته) که به زبان C++ نوشته شده است، میتواند مستقیماً روی کنترلر اجرا شود و به زمان حلقه کمتر از ۲ میلیثانیه دست یابد، در مقایسه با چرخههای ۱۰ تا ۵۰ میلیثانیهای که اغلب هنگام انتقال به یک گره محاسباتی جداگانه مورد نیاز است.
فینیکس ۲۳۲۰۰۹۲ کوینت-PS/24DC/24DC/10
سیستم عامل مبتنی بر لینوکس قطعی:
فناوری PLCnext بر روی یک سیستم عامل لینوکس متنباز و با قابلیت بلادرنگ اجرا میشود. این سیستم عامل موارد زیر را فراهم میکند:
کنترل سخت افزاری بلادرنگ با لرزش زمان چرخه کمتر از ۱ میکروثانیه برای وظایف کنترلی حیاتی، که با عملکرد سیستم عامل سخت افزاری بلادرنگ اختصاصی از رقبایی مانند زیمنس یا بکهوف مطابقت دارد.
عملکردهای فناوری اطلاعات غیرقطعی همزمان، مانند اجرای یک وب سرور امن HTTPS، یک سرور OPC UA یا یک اسکریپت پایتون برای تجزیه و تحلیل دادهها، همه بر روی یک سختافزار واحد بدون به خطر انداختن پایداری کنترل.
اتصال ماژولار و باز به صورت استاندارد:
هر کنترلر PLCnext برای طراحی ماژولار ماشین ساخته شده است. نکات کلیدی داده عبارتند از:
پشتیبانی یکپارچه از پروتکل: پشتیبانی بومی و همزمان از PROFINET، EtherNet/IP، Modbus TCP و OPC UA بدون نیاز به هزینههای مجوز یا ماژولهای سختافزاری اضافی. این در تضاد با رقبای اصلی است که در آنها اضافه کردن یک پروتکل فیلدباس دوم (مثلاً اضافه کردن PROFINET به یک کنترلر Allen-Bradley) معمولاً به یک ماژول ارتباطی ۵۰۰ تا ۱۵۰۰ دلاری نیاز دارد و پیچیدگی پیکربندی را افزایش میدهد.
ماژولار بودن فیزیکی: استفاده از فناوری استاندارد کانکتور INTERBUS برای ماژولهای ورودی/خروجی، امکان نصب مستقیم و بدون نیاز به ابزار روی ریلهای DIN را با سیستم سیمکشی فشاری فراهم میکند. این امر، همانطور که در مطالعات داخلی راندمان Phoenix Contact مستند شده است، زمان سیمکشی در هر نقطه را در مقایسه با سیستمهای سنتی ترمینال پیچی یا کانکتورهای جداگانه تا 60٪ کاهش میدهد.
فینیکس ۲۹۰۷۰۷۱ QUINT4-UPS/24DC/24DC/20
۲. مزایای کمی در طراحی ماشین ماژولار
کاهش زمان مهندسی در اکوسیستمهای چندفروشندهای:
در خطوط تولید ماژولار که ماژولهای مختلف ماشین ممکن است از اجزای مختلف و درجه یک استفاده کنند، یکپارچهسازی هزینه زیادی دارد. اکوسیستم باز PLCnext امکان ادغام مستقیم اجزای سختافزاری و نرمافزاری شخص ثالث را فراهم میکند.
مثال: ادغام مستقیم C++ SDK یک حسگر بینایی شخص ثالث در برنامه PLC میتواند نیاز به یک IPC جداگانه و هزینه سختافزاری 2000 تا 5000 دلاری مرتبط با آن و 20 تا 40 ساعت کار برای ادغام و راهاندازی ارتباط را از بین ببرد.
فروشگاه PLCnext اجزای نرمافزاری از پیش تأیید شده (مثلاً برای اتصال ابری، کارگزاران MQTT یا کتابخانههای پایگاه داده) را ارائه میدهد و زمان توسعه برای عملکردهای پیشرفته را حدود 30 تا 50 درصد کاهش میدهد.
فینیکس ۲۸۶۶۲۳۹ کوینت-دیسی-یوپیاس/۲۴دیسی/۲۰
مدیریت چرخه عمر و آیندهنگری:
استفاده از لینوکس استاندارد و اجزای متنباز، خطر منسوخ شدن فناوری را کاهش میدهد. PLCهای سنتی اغلب دارای سیستم عاملهایی هستند که پشتیبانی نمیشوند و مجبور به ارتقاءهای پرهزینه میشوند.
قابلیتهای نرمافزار را میتوان مستقل از سختافزار از طریق فروشگاه PLCnext اضافه یا بهروزرسانی کرد و عمر مفید سختافزار کنترلر را افزایش داد. این امر میتواند چرخه بهروزرسانی اساسی را از استاندارد صنعتی ۷ تا ۱۰ سال به بیش از ۱۵ سال برای سختافزار کنترل اصلی افزایش دهد.
۳. تحلیل رقابتی: فینیکس کانتکت پیالانایکستی در مقابل بازیکنان کلیدی
در مقایسه با زیمنس (TIA Portal/S7-1500)، مزیت Phoenix Contact باز بودن و چابکی نرمافزار است. در حالی که زیمنس عمق بیشتری در کتابخانههای از پیش مهندسی شده برای صنایع خاص ارائه میدهد (به عنوان مثال، کنترل حرکت متمرکز با درایوهای SINAMICS)، در یک اکوسیستم بستهتر فعالیت میکند. ادغام یک دستگاه غیر زیمنس یا یک تابع زبان سطح بالای سفارشی پیچیدهتر است. رویکرد نرمافزار باز PLCnext میتواند زمان عرضه به بازار را برای تجهیزات بسیار سفارشی یا تجهیزات سنگین تحقیق و توسعه 20 تا 35 درصد کاهش دهد، زیرا از راهحلهای جایگزین مورد نیاز در سیستمهای بستهتر اجتناب میکند.
در مقایسه با Beckhoff (TwinCAT 3)، این پلتفرمها فلسفه کنترل نرمافزارمحور و استفاده از زبانهای سطح بالا را به اشتراک میگذارند. با این حال، Phoenix Contact با سادگی خارج از چارچوب خود برای اتصال ماژولار و ابزارهای بومی ابری متمایز میشود. نقطه قوت Beckhoff کنترل مبتنی بر کامپیوتر با کارایی فوقالعاده بالا است که اغلب نیاز به دانش عمیقتر فناوری اطلاعات دارد. PLCnext مسیری سادهتر را برای مهندسان اتوماسیون سنتی فراهم میکند تا عملکردهای پیشرفته فناوری اطلاعات را اتخاذ کنند، و راهحلهای از پیش ساخته شده برای اتصال ابری AWS یا Azure در فروشگاه PLCnext موجود است.
فینیکس ۲۸۶۶۷۱۸ کوینت-PS/1AC/12DC/15
در مقایسه با Rockwell Automation (پلتفرم Logix)، تضاد کاملاً مشهود است. Rockwell در یک اکوسیستم عمیقاً یکپارچه، قوی، اما تا حد زیادی بسته که در آمریکای شمالی غالب است، برتری دارد. اضافه کردن یک پروتکل ارتباطی جدید یا دستگاه شخص ثالث اغلب نیاز به ماژولهای افزونه گرانقیمت و پیکربندی پیچیده دارد. پشتیبانی بومی چند پروتکلی Phoenix Contact و رابط سختافزاری باز (به عنوان مثال، برای اضافه کردن ماژولهای محاسباتی Raspberry Pi برای محاسبات لبه) انعطافپذیری و مقرونبهصرفه بودن برتر را در سیستمهای ماژولار ناهمگن و چند فروشندهای ارائه میدهد و به طور بالقوه هزینههای سختافزار و ادغام را در چنین محیطهایی 15 تا 25 درصد کاهش میدهد.
۴. دادههای بازگشت سرمایه (ROI) اپلیکیشن هدف
بازگشت سرمایه قابل اندازهگیری برای PLCnext در سناریوهای خاص بیشتر مشهود است:
ماشینآلات بستهبندی با بینایی یکپارچه: با اجرای مستقیم ابزارهای بینایی (OpenCV) روی PLC، یک سیستم میتواند یک کامپیوتر بینایی اختصاصی (۳۰۰۰ تا ۷۰۰۰ دلار صرفهجویی) را حذف کند، اندازه کابینت را کاهش دهد و به یکپارچگی دقیقتری بین بازرسی و تحریک دست یابد که به طور بالقوه سرعت خط را ۵ تا ۱۰ درصد افزایش میدهد.
میزهای تست ماژولار و تجهیزات آزمایشگاهی: امکان استفاده از پایتون برای توسعه سریع اسکریپت تست و ++C برای جمعآوری دادههای پرسرعت در یک پلتفرم واحد، سختافزار را یکپارچه کرده و زمان ادغام نرمافزار را بیش از ۴۰٪ کاهش میدهد.
مدیریت انرژی / دروازههای IIoT: قابلیت داخلی برای اجرای یک کلاینت امن MQTT، تاریخنگار داده و سرور وب به طور مستقیم روی کنترلر، به آن اجازه میدهد تا هم به عنوان یک کنترلر بلادرنگ و هم به عنوان یک گره لبه قدرتمند عمل کند و نیاز به یک دستگاه دروازه جداگانه (500 تا 2000 دلار صرفهجویی) را از بین ببرد.
نتیجهگیری: مزیت اکوسیستم باز
Phoenix Contact PLCnext صرفاً بر اساس معیارهای سنتی PLC مانند زمان اسکن رقابت نمیکند (هرچند که عملکرد بسیار خوبی دارد). مزیت قطعی آن در اتوماسیون ماژولار، باز بودن معماری است که به مزایای اقتصادی ملموس تبدیل میشود:
کاهش پیچیدگی سیستم: همگرایی کنترل OT و عملکرد فناوری اطلاعات در یک پلتفرم واحد و قطعی.
نوآوری شتابیافته: امکان استفاده از ابزارها و جوامع نرمافزاری مدرن (Git، C++، Python) را مستقیماً در کنترل ماشین فراهم میکند.
هزینه کل کمتر برای یکپارچهسازی: پشتیبانی بومی از چند پروتکل و سختافزار بدون ابزار، هزینه و زمان مونتاژ و راهاندازی ماشینهای ماژولار را کاهش میدهد.
فینیکس ۲۳۲۰۲۴۱ کوئینت-یو پی اس/۲۴DC/۲۴DC/۴۰
برای سازندگان ماشین و کاربران نهایی که سیستمهای ماژولار، قابل تنظیم و آیندهنگر طراحی میکنند - به ویژه آنهایی که تجزیه و تحلیل پیشرفته، بینایی یا اتصال ابری را ادغام میکنند - PLCnext با پشتیبانی داده، کاهشی در تلاشهای مهندسی اولیه و هزینههای چرخه عمر بلندمدت ارائه میدهد و جایگزینی انعطافپذیر برای اکوسیستمهای بسته رهبران اتوماسیون سنتی فراهم میکند.
Tsuen Wan,HONG KONG
