Open-sourceoplossingen voor moderne industriële automatisering

AutomationDirect, Cumming, GA

Figuur 1. Traditionele PLC's en klassieke ladders – zoals de AutomationDirect Productivity-familie die gebruik maakt van klassieke ladderlogica-programmering – spelen nog steeds een belangrijke rol en hebben veel moderne mogelijkheden gekregen, ook al is hun ontwikkelomgeving daarvoor speciaal ingericht. (Afbeelding:AutomatiseringDirect)

Industriële automatisering wordt van oudsher gekenmerkt door eigen technologieën en leverancierspecifieke oplossingen. De recente trends verschuiven echter naar een grotere openheid op het gebied van zowel hardware als software, wat de veranderende behoeften van eindgebruikers, systeemintegrators (SI's) en Original Equipment Manufacturers (OEM's) weerspiegelt.

Aanvankelijk was de industriële automatisering afhankelijk van bekabelde systemen, zoals relais en schakelaars. Naarmate de automatisering evolueerde, ontstonden programmeerbare logische controllers (PLC's), die gebruik maakten van gespecialiseerde programmeermethoden, doorgaans ladderlogica. Deze PLC's en hun geïntegreerde ontwikkelomgevingen (IDE's) waren bedrijfseigen, wat leidde tot een 'vendor lock-in' (Afbeelding 1). De besturings- en softwareomgevingen werden strak gecontroleerd door leveranciers, wat de betrouwbaarheid garandeerde, maar de flexibiliteit en interoperabiliteit beperkt.

Hoewel dit model jarenlang goed heeft gewerkt, is de industriële sector steeds complexer geworden, met een grotere behoefte aan maatwerk, gegevensverwerking en analyse. Dit heeft geleid tot een vraag naar meer open en flexibele programmeeroplossingen. Industriële toepassingen vereisen tegenwoordig vaak geavanceerde gegevensverwerking en integratie met moderne IT-gebaseerde systemen, waardoor traditionele methodologieën soms ontoereikend zijn. Er zijn verschillende ontwikkelingen geweest die hebben geleid tot meer open automatisering:

IEC 61131-standaarden:De IEC 61131-standaard, geïntroduceerd halverwege de jaren negentig, was een belangrijke stap in de richting van het standaardiseren van industriële programmeertalen. Het omvat een ladderdiagram (LD), een functieblokdiagram (FBD), gestructureerde tekst (ST) en een sequentieel functiediagram (SFC). Hoewel deze talen een gemeenschappelijk raamwerk bieden, lossen ze problemen met codeportabiliteit tussen leveranciers niet volledig op.

CODESYS IDE:Om tegemoet te komen aan de behoefte aan draagbaarheid en het gebruiksgemak te verbeteren, is CODESYS ontwikkeld. CODESYS is gebaseerd op IEC 61131-3 en biedt een hardware-agnostische IDE die meerdere platforms ondersteunt. In deze omgeving kunnen ontwikkelaars één keer code schrijven en deze op verschillende hardwaresystemen implementeren. Het vergemakkelijkt het hergebruik van code en verkort de leercurve voor gebruikers, hoewel er mogelijk beperkingen zijn bij de toegang tot bepaalde hardwarespecifieke functies.

Open microcontrollers:De komst van microcontrollerplatforms zoals Arduino en Raspberry Pi heeft moderne programmeertalen, zoals C++ en CircuitPython, geïntroduceerd in industriële toepassingen. Deze talen, die meer bekend zijn bij nieuwere generaties ingenieurs, blinken uit in het verwerken van complexe wiskundige bewerkingen en data-intensieve taken. Hoewel deze microcontrollers PLC's misschien niet volledig vervangen, bieden ze extra mogelijkheden voor integratie met bestaande systemen en het verbeteren van de dataconnectiviteit.

Hoewel de verschuiving naar open talen en platforms talloze voordelen biedt, waaronder lagere licentiekosten en grotere flexibiliteit, worden traditionele PLC's met eigen IDE's nog steeds op grote schaal gebruikt voor realtime besturingstaken waarbij betrouwbaarheid en deterministisch gedrag van het grootste belang zijn.

Figuur 2. AutomationDirect biedt veel automatiseringskeuzes, waaronder traditionele PLC's, een PLC die compatibel is met CODESYS, en de ProductivityOpen-familie, die gebruikmaakt van Arduino-compatibele processors, zodat gebruikers hun automatiseringstoepassingen kunnen programmeren met modernere talen, zoals C++ en CircuitPython. (Afbeelding:AutomatiseringDirect)

Het industriële automatiseringslandschap wordt steeds diverser. Sommige toepassingen profiteren van de robuuste mogelijkheden van PLC's, terwijl andere gebruikmaken van moderne, open technologieën voor verwerking en integratie op een hoger niveau. In veel gevallen wordt een hybride aanpak gebruikt, waarbij traditionele PLC's voor kernbesturingsfuncties worden gecombineerd met open platforms voor gegevensverwerking en analyse (Figuur 2).

Naarmate industriële automatiseringstechnologieën zich blijven ontwikkelen, zal de balans tussen traditionele en open oplossingen waarschijnlijk evolueren. De nadruk zal liggen op het bieden van veelzijdige platforms die tegemoetkomen aan uiteenlopende gebruikersbehoeften, en een omgeving bevorderen waarin zowel oudere als moderne systemen naast elkaar kunnen bestaan en elkaar effectief kunnen aanvullen.

Dit artikel is geschreven door Tim Ensminger, Product Manager en Matthew Lappin, Technical Product Manager, beiden bij AutomationDirect (Cumming, GA). Bezoek hier . voor meer informatie