Jiří Holas | plc.m8t.cz

Historie PLC a budoucnost průmyslové automatizace | PLC.m8t.cz

Od relétek k mikropočítači aneb historie PLC

Průmyslová automatizace prošla za posledních několik desetiletí obrovským vývojem. Od mechanických reléových obvodů přes první programovatelné logické automaty až po dnešní virtualizované a síťově propojené systémy vznikl svět, bez kterého si moderní výrobu prakticky nelze představit.

PLC (Programmable Logic Controller — programovatelný logický automat) dnes řídí výrobní linky, roboty, dopravníky, chemické procesy, energetiku, čistírny odpadních vod, sklady, potravinářství i infrastrukturu budov.

Problémy reléové logiky

Před vznikem PLC byly výrobní technologie řízeny převážně pomocí pevně zapojených reléových logických obvodů. Každá změna výrobního procesu znamenala fyzický zásah do elektroinstalace:

Reléové systémy měly řadu omezení:

Ve stále rychleji se měnící průmyslové výrobě začal být tento přístup neudržitelný.

Vznik PLC

Koncem 60. let hledala společnost General Motors nové řešení pro flexibilnější řízení výrobních linek v automobilovém průmyslu.

Skupina inženýrů definovala požadavky na nový typ zařízení:

Na základě této poptávky vznikl první komerčně úspěšný PLC systém společnosti Bedford Associates, známý jako Modicon 084, uvedený roku 1969.

Za jednoho z hlavních otců PLC bývá označován Richard Morley, který se významně podílel na návrhu celé architektury i principů programování.

Velkou roli ve vývoji PLC sehrála také společnost Allen-Bradley a inženýr Odo Josef Struger, který pomohl prosadit samotný termín „Programmable Logic Controller“.

Žebříčková logika (Ladder Diagram)

Jedním z důvodů úspěchu PLC byla volba programovacího jazyka Ladder Diagram (LD), známého také jako žebříčková logika.

Tento způsob programování vycházel z reléových schémat, která už technici a elektrikáři dobře znali.

Díky tomu bylo možné:

I dnes je Ladder Diagram jedním z nejpoužívanějších jazyků průmyslové automatizace.

Vývoj PLC v průběhu let

70. léta

  • náhrada reléových systémů
  • jednoduchá logika
  • digitální vstupy a výstupy
  • omezená paměť

80. léta

  • analogové vstupy a výstupy
  • PID regulace
  • rozvoj komunikace
  • větší modularita

90. léta

  • Ethernet
  • SCADA systémy
  • distribuované I/O
  • výkonnější CPU

2000+

  • Industry 4.0
  • Profinet, EtherCAT, OPC UA
  • bezpečnostní PLC
  • motion control
  • integrace robotiky

Definice PLC

PLC je specializovaný průmyslový počítačový řídicí systém navržený pro nepřetržitý provoz v náročném prostředí.

Průběžně:

Moderní PLC dnes zvládají:

Konstrukční typy PLC

Integrální PLC

Kompaktní zařízení obsahující CPU, napájecí zdroj a I/O v jednom celku.

Výhody:

  • nižší cena
  • kompaktní rozměry
  • jednoduchost

Modulární PLC

Systém skládající se z jednotlivých modulů.

Výhody:

  • vysoká rozšiřitelnost
  • flexibilita konfigurace
  • možnost redundance
  • specializované moduly

Stohované PLC

Kombinace vlastností kompaktních a modulárních systémů.

PLC v moderní automatizaci

PLC dnes řídí:

Významnou roli hraje také propojení s:

IT a OT — dva světy, které se stále více propojují

S rozvojem průmyslové digitalizace vzniklo rozdělení mezi:

Klasické IT se stará především o:

OT naopak řeší technologie přímo ve výrobě:

V praxi se však oba světy stále více prolínají. Moderní výrobní systémy jsou síťově propojené a vyžadují spolupráci:

V mnoha firmách právě údržba nebo PLC technici často řeší:

Právě rychlé obnovení provozu bývá v průmyslu kritické — odstávky mohou znamenat velmi vysoké finanční ztráty.

Budoucnost PLC — virtualizace a softwarové PLC

Dlouhou dobu byla PLC spojena téměř výhradně se specializovaným hardwarem. To se však začíná měnit.

Moderní trendy Industry 4.0 přinášejí:

Virtuální PLC mohou běžet:

Výhodou je:

Současně ale přibývají nové výzvy:

Velcí výrobci jako Siemens, Beckhoff, Phoenix Contact, Schneider Electric nebo Rockwell Automation už dnes nabízejí různé formy virtualizovaných nebo softwarových PLC řešení.

Přesto klasická hardwarová PLC pravděpodobně ještě dlouho nezmizí — zejména v aplikacích vyžadujících extrémní spolehlivost, deterministické řízení a jednoduchý servis přímo na výrobní lince.

Zajímavosti

Doporučené zdroje a literatura

Seznam
× Zvětšená fotografie