RYNEK bardziej skomplikowane, a wymagania odnośnie mocy obliczeniowej kontrolerów wzrosły. Początkowo problem ten rozwiązywano poprzez łączenie ze sobą wielu sterowników, określając ich hierarchię ważności, ale równocześnie zaczęły powstawać rozwiązania oparte na komputerach PC. Sterowniki PLC po prostu nie były w stanie nadążyć za rosnącymi wymaganiami w zakresie złożoności, szybkości i precyzji ruchu, a moc obliczeniowa komputerów PC była dostępna na wyciągnięcie ręki. Obecnie większość dużych firm, które mają w ofercie sprzęt do sterowania ruchem, oferuje również specjalizowane rozwiązania typu SoftMotion. Pomimo wspólnej przeszłości z komputerami biurkowymi, przemysłowe PC sterujące ruchem są niezawodne, nie zawieszają się i pracują zgodnie z wymaganiami czasu rzeczywistego. Wykorzystanie nowoczesnych ethernetowych sieci przemysłowych (Profinet, EtherCAT itd.) pozwoliło na zapewnienie niezawodnej wymiany informacji, bez opóźnień, których można byłoby się spodziewać w niedeterministycznym, klasycznym Ethernecie. W praktyce aktualnie stosowane rozwiązania typu SoftMotion najczęściej sprowadzają się do wykorzystania komputera przemysłowego, podłączonego do inteligentnego napędu. Sprawia to, że sprzęt jest niejako „przezroczysty” dla programisty. Choć główny program wykonywany jest na przemysłowym PC, komputer tylko przesyła odpowiednie polecenia do napędu, a ten sam kontroluje silnik, dzięki zgodności z PLCopen. Warto też zauważyć, że na przestrzeni lat także rozwiązania sterowania ruchem oparte na komputerach zdążyły już ewoluować. Przykładowo popularyzacja procesorów wielordzeniowych sprawiła, że zamiast korzystać z wielu kart PCI z oddzielnymi jednostkami obliczeniowymi, firmy zaczęły w odpowiedni sposób użytkować poszczególne rdzenie procesora, zapewniając wydajną pracę systemu w czasie rzeczywistym. Okazuje się bowiem, że wystarczy zablokować systemowi Windows dostęp do jednego z rdzeni, w którym uruchomiony będzie oddzielny, niezależnie pracujący system RTOS. 72
Rozwiązanie takie zarazem zwiększa bezpieczeństwo aplikacji – system Windows może realizować mniej krytyczne czasowo zadania, takie jak np. wizualizacja czy interfejs HMI, a nawet zawiesić się, i nie wpłynie to na samo sterowanie ruchem. Komunikacja między poszczególnymi rdzeniami procesora w tym samym komputerze może odbywać się niejako na zewnątrz, poprzez szybki, choć wirtualny, interfejs sieciowy, albo przez dzieloną pamięć RAM, która jest traktowana tak, jak pamięć zewnętrzna. Takie rozwiązanie pozwala nawet tworzyć wirtualne sieci redundantne, na wypadek wystąpienia problemów w komunikacji. Ciekawym rozwiązaniem jest wykorzystanie nowoczesnych, uniwersalnych mikrokontrolerów do realizacji sterowania ruchem. Cechują się one obecnie na tyle dużą wydajnością, że pozwalają spokojnie zastąpić klasyczne przemysłowe PC czy PLC w niektórych prostych aplikacjach.
A to zarazem oznacza, że gdy istnieje potrzeba przygotowania większego wdrożenia, nad którym pracuje duża liczba inżynierów, łatwiej im będzie współpracować w przypadku tworzenia projektu opartego na platformie PC.
PODSUMOWANIE Choć warunki rynkowe są zdecydowanie korzystne dla rozwoju aplikacji sterowania ruchem, opartych na komputerach PC, inżynierowie i tak chętniej sięgają po sterowniki programowalne. Mimo spadku cen sprzętu, zwiększania się wydajności podzespołów, dość wysokiego stopnia bezpieczeństwa instalacji komputerowych, uniwersalności, łatwości rozbudowy i rosnących wymagań odnośnie parametrów ruchu, statystyki wciąż pokazują, że znacznie więcej – zarówno w Polsce, jak i na świecie – instalacji powstaje na bazie PLC. Wynika to nie tylko z raportów międzynarodowych instytucji, takich jak ARC Advisory Group, ale też z rozmów z inżynierami utrzymania ru-
POMIMO WSPÓLNEJ PRZESZŁOŚCI Z KOMPUTERAMI BIURKOWYMI, PRZEMYSŁOWE PC STERUJĄCE RUCHEM SĄ NIEZAWODNE, NIE ZAWIESZAJĄ SIĘ I PRACUJĄ ZGODNIE Z WYMAGANIAMI CZASU RZECZYWISTEGO. Innym, bardzo zaawansowanym rozwiązaniem jest użycie programowalnego sprzętu, tj. układów FPGA, pracujących pod kontrolą systemu Windows. W systemach tego typu koordynaty ruchu określane są przez główny procesor komputera, ale sygnały sterujące silnikami generowane są przez FPGA z bardzo dużą szybkością. Umożliwia to realizację bardzo wymagających aplikacji, przy zachowaniu dużej elastyczności instalacji, którą łatwo dopasować do zmieniających się warunków. Co więcej, systemy sterowania ruchem w oparciu o komputery PC dają znacznie większe możliwości symulacji niż aplikacje bazujące na klasycznych PLC. Dostępność zaawansowanych narzędzi deweloperskich na platformy komputerowe jest znacznie większa niż dla sterowników programowalnych.
chu. Kluczowymi argumentami są cena początkowa wdrożenia oraz wciąż duże zapotrzebowanie na proste instalacje. Znaczenie mają także przyzwyczajenia oraz fakt, że sterowniki programowalne również ewoluują i stają się coraz doskonalsze, a ich możliwości rosną. Istotne jest też, że dla wielu inżynierów PLC wydają się zwyczajnie prostszym rozwiązaniem, które – jeśli przestaje działać – wymienia się na nowe. Tymczasem w przypadku znacznie droższych i bardziej złożonych komputerów przemysłowych potencjalna awaria wymaga najczęściej diagnozowania skomplikowanego systemu operacyjnego i różnorodnych podzespołów, co jest zadaniem zdecydowanie trudniejszym do ogarnięcia umysłem. Andrzej Barciński AUTOMATYKA
AUTOMATYKA