国匠学院:工业4.0:PLC面临新机遇

在当今全球经济竞争激烈的环境下,制造工艺的细小改进可产生巨大的竞争优势。这种观念正在驱使工厂车间发生根本性的转变。制造商正在部署最新的传感器技术,采用新的控制架构,并开始挖掘“大数据”和数据分析的潜力。

用于跟踪环境和过程监测变量的传感器数量不断增长,工厂通过将PLC靠近控制过程,寻求减少瓶颈以及缩短环路的机会,这就加速了向分布式控制架构的转变。最终,提高运营效率和收益预期将推动发生自PLC发明以来最大的工厂改造。

新一轮工业革命已经到来

得益于数字产业革命,多年以来,PLC日益强大,能够处理更多输入、更宽字节以及更为复杂的指令集。现在,模拟和传感器技术领域的创新正在帮助制造商充分发挥计算资源的优势,包括工厂内部和云端。工业4.0代表了将这种智能化与广泛的检测范围、分布式控制以及可靠、无缝连接整合在一起的愿景。

认清大数据的作用

按照摩尔定律的稳定发展,使得我们拥有了海量处理能力的机器。企业能够处理TB甚至PB级数据,从而强化决策层管理,不断发现新市场,优化过程。对于制造商而言,最大的挑战是收集数据并根据数据采取措施。为解决这一问题,目前涌现出三大技术趋势:

全方位感测

传感器及其接口成本的持续下降,使得制造商能够跟踪更多的变量和数据类型。

分布式控制

使控制器更靠近受控机器,克服提高产量和灵活性的瓶颈。

无缝连接

制造商将工厂车间连接到企业网,开发大数据运作和分析潜力。这种做法收益颇丰,但也带来了系统级的安全问题。

新的整合问题

PLC的最大问题是没有人发现真正的问题所在。根据近期的市场调研,大多数工程师仍然认为数字技术提供了节省空间的最佳机会。而数字芯片在PLC模块中仅占据15%至20%的电路板空间。真正的问题在于模拟和分立元件占据绝大多数的PCB空间。这些器件在PLC模块中占据高达85%的电路板空间。而这些器件不像数字芯片那样具备大规模集成,所以需要更高集成度来节省PCB空间。

解决这一问题要求新的模拟设计方法。系统设计师仅仅选择指标满足要求的目录器件,然后大刀阔斧布局PLC的日子已经一去不复返。当今的市场要求在空间和能源效率方面再上一个新台阶。为确保成功,设计师需要系统地寻求模拟电路以及降低功耗的机会。

PLC整合优势

工业4.0是赢得PLC市场的根本变革。更小的封装尺寸、更高的I/O密度以及高级功能的整合—要想获取成功,需要利用新策略参与竞争,在更小空间内实现更多功能。摩尔定律并不能解决这些问题。这些系统中的大量模拟电路意味着PLC工程师不容忽视摆在面前的模拟整合问题。成功不仅仅取决在每平方厘米内封装了多少功能。随着厂商对工业4.0利益的追求,那些能够系统地整合组件需求的工程师将处于有利地位。

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