PC's vs. PLC's: De Juiste Besturingssysteem Kiezen voor Industriële Automatisering

De jaren '70 zagen de introductie van PLC's of Programmeerbare Logische Controllers, die voor altijd de manier veranderden waarop automatisering in industriële omgevingen bereikt wordt. Bekend om hun robuuste ontwerp en schaalbare implementatie, werd de PLC aangepast door alle grote fabrikanten en tot op de dag van vandaag is het de norm voor industriële automatisering. Allen-Bradley, Omron, Siemens, AEG, etc. werden de leiders in PLC productie, en snel hadden de controllers de verwerkingscapaciteit van een computer terwijl ze harde industriële condities weerstonden.

Het was pas in de jaren '90 toen vernieuwde interesse in Personal Computers aan de grond begint te krijgen. De primaire reden was toename in processorsznelheid, reductie in grootte en een dalende trend in kosten. Industrieën begonnen ook PC's in hun fabrieken te incorporeren vanwege het niveau van supervisoire controle die ze booden over andere machines, inclusief PLC's.

Echter, vandaag hebben zowel PLC's als PC's vergelijkbare functies ontwikkeld, wat het voor besturingstechnici redelijk moeilijk maakt om te beslissen op welk product te gebruiken. Laten we eens kijken naar de kernfunctionaliteiten van beide producten.

PLC's

PLC's zijn ontworpen als een meer gestroomlijnde, ingeknotte, hoogst flexibele en robuuste alternatief voor relaispanelen en schakeldozen. Het werd over het algemeen specifieke taken toegewezen, die vooraf geprogrammeerd waren en vervolgens uitgevoerd. Echter, aanpassing was een andere factor die PLC's moesten bieden, daarom werd een unieke taal en structuur geselecteerd voor alle programmeeractiviteiten. Bekend als "ladder logic", stelde dit snelle aanpassing in code toe volgens de situatie. Bovenop al dit, moesten PLC's ook de last dragen van elektromagnetische straling, trillingen en verontreiniging. Met de verloop van tijd, moesten PLC's ook meegaan met ontwikkelende technologieën. Binnenkort werden ethernet verbindingen, PID procesbesturingen en geïntegreerde veiligheid onderdeel van PLC's, wat toevoegde aan hun lange lijst van functies.

PC's

PC's ontwikkelden uiteindelijk functies die ze in lijn brachten met PLC's in termen van functionaliteit. Daarnaast behielden ze hun robuustheid alsook aanpassing door de beschikbaarheid van kaartsloten en poorten. De verwerkingskracht van PC's was vaak groter dan PLC's, aangezien ze real-time kernel bevatten, wat hen in staat stelt om tijdskritieke taken uit te voeren en besturingsalgoritmen te implementeren.

Het uiteindelijke doel is robuuste, efficiënte en betrouwbare controle over industriële activa, en daarom moet elke enkele referentie van PLC's en PC's kop tegen kop gezet worden om een beter begrip en logische conclusie te verkrijgen.

Operatie

Standaard PLC's zijn ingesloten met een real-time operatiesysteem dat een toegewijde processor gebruikt om een hoge mate van betrouwbaarheid tijdens besturingsoperaties te garanderen. Een PLC's OS is specifiek ontworpen voor het uitvoeren van taken gerelateerd aan besturing en daarom is er geen behoefte aan utilities zoals antivirusprogramma's of register cleaners. Dit verhoogt in effect de verwerkingsdoorvoer van het systeem, ervoor zorgend dat meer verwerkingscycli gebruikt worden voor het monitoren van cruciale parameters.

PC's zijn ook ontworpen met real-time kernel en een geassocieerd operatiesysteem, wat het nek-aan-nek zet tegen PLC's in termen van verwerkingscapaciteiten. De betrouwbaarheid van PC's was in de problemen, aangezien eerdere ervaringen met systeemcrashes redelijk veelvoorkomend waren. Echter, deze beperking was snel geëlimineerd met eenvoudigere OS die speciaal gebouwd waren voor gebruik in industrieën.

Daarom zijn PLC's en PC's momenteel op hetzelfde niveau in termen van operatie.

Hardware Integratie

De industriële eisen van vandaag zijn niet meer vergelijkbaar met de eisen 20 jaar geleden. Zowel PLC's als PC's worden vereist om een heleboel apparaten te besturen voor communicatie, monitoring en besturing, en moeten daarom voldoende uitbreidingscapaciteiten hebben. Bekende industriële communicatieprotocollen omvatten Profbus, CANbus, Modbus, EtherCAT, EtherNET/IP, etc.

Hoewel zowel de PLC als PC deze fieldbus opties bieden, heeft de PLC al deze mogelijkheden standaard ingebouwd. In tegenstelling, kan een PC een uitbreidingskaart vereisen voor het ondersteunen van een specifiek protocol. Maar het grotere aantal uitbreidingssloten in PC's betekent dat grotere aanpassing mogelijk is en een wijdere variëteit aan interfaces kan worden gebruikt voor operatie.

Dit zet PC's voorop ten opzichte van PLC's wanneer het gaat om het hanteren van taken zoals geavanceerde hoge-resolutie imaging of anderen met meerdere onverwachte verwerkingsvereisten. Verder, als geheugen-vereisende taken moeten worden bereikt met een PLC, dan zou een aanvullende industriële PLC geïnstalleerd moeten worden om bij te houden met de dynamische parameters en verbindingen.

Beveiliging

Cyber-spionage is altijd op de been door de toegenomen connectiviteit tussen apparaten. Industriële beveiliging is van vitaal belang om continue uptime en maximale productiviteit te garanderen. Er zijn twee basisdimensies van beveiliging waar een PLC/PC zich mee bezig moet houden:

• Blokkeren van onbevoegde toegang vanaf externe aanvallen
• Beperken van gebruikers toegang volgens hun rechten/functie

Traditioneel zijn PLC's gedacht immuun te zijn voor malware-aanvallen en dit is tot op zekere hoogte waar. PLC's hebben toegewijd OS en beperkte functionaliteit, wat ze op minder risico plaatst voor aanvallen vergeleken met PC's. Echter, recente episodes zoals die met "Stuxnet", een malware die Siemens' PLC's aanvalt, hebben de reputatie van de PLC als immuun voor virussen beschadigd. Nog, de geregistreerde gevallen van dergelijke aanvallen zijn extreem beperkt. In vergelijking, zijn PC's extreem kwetsbaar voor malware-aanvallen, en vereisen top-of-the-line antivirus bescherming en monitoring.

Programmeren

Programmeeromgeving en taal is cruciaal voor het verkrijgen van optimale efficiëntie, of het nu van een PLC of PC is. Een van de grote verschillen tussen een PLC en PC is de manier waarop programma's ontwikkeld en uitgevoerd worden. Een PLC volgt meestal een scan-gebaseerde programma-uitvoering, terwijl PC-software meestal event-gedreven is. De verschillende uitvoeringsstijlen vertalen zich om in verschillende programmeerfilosofieën.

PLC's worden geprogrammeerd met talen gespecificeerd in de IEC 61131-3 standaard, d.w.z. ladder logic of proprietair leverancertaal. In vergelijking, gebruiken PC-gebaseerde programma's talen zoals C/C++/.NET. Geen taal kan beter genoemd worden dan de andere, aangezien het puur afhangt van de expertise van de programmeur. Maar door de toegenomen trend van PC-gebaseerde oplossingen en cursussen, is een programmeur waarschijnlijker C/C++/.NET flexibeler te vinden vergeleken met ladder logic.

Kostenbespreking

Dit mag het laatste onderwerp onder discussie zijn, maar is een van de belangrijkste. De automatiserings- en besturingsproblemen van vandaag zijn multidimensionaal en kunnen op meer dan één manier opgelost worden. Zowel PC-gebaseerde of PLC-gebaseerde oplossingen zijn in aanmerking komend voor sommige toepassingen, echter de grootste beperking die schadelijk blijkt is de kosten geassocieerd met deze oplossingen.

• Prestaties vs. Kosten

De initiële kosten van een PC-gebaseerde oplossing kunnen hoger zijn dan een PLC, maar wanneer veeleisende berekeningen en complexe netwerklasten verwerkt moeten worden, is een PC-gebaseerd programma meer kosteneffectief. In vergelijking, kunnen PLC's initieel goedkoop zijn, maar als de verwerkingskracht toeneemt, volgt hun kosten een exponentiële trend.

• Uitbreidbaarheid vs. Kosten

PC's hebben hogere kosten dan PLC's wanneer geen externe peripherie toegevoegd hoeft te worden, aangezien PLC's meestal standaard industriële apparatuur ondersteunen. Echter, wanneer een oplossing een overvloed aan externe besturingen vereist, is een PC-gebaseerde oplossing veel beter geschikt dan een PLC-gebaseerde.

• Robuustheid vs. Kosten

PLC's vereisen geen overmatige beschermingsapparatuur om hun robuustheid en afscherming te vergroten. In vergelijking, kan een PC aanzienlijke investering vereisen in het afschermen van harde omgevingsinvloeden, zodat maximale uptime gewaarborgd kan worden.

Geïnteresseerd in meer leren? Neem contact op met een expert, of bezoek onze website: PanelShop.com.