Care sunt caracteristicile unui PLC și cum pot fi îmbunătățite. Plăci de dezvoltare cu funcții dedicate pentru mediul industrial
Controlerul logic programabil (PLC), un controler industrial bazat pe microprocesor, a apărut de la sfârșitul anilor 1960 drept un înlocuitor mai eficient al sistemelor tradiționale bazate pe relee mecanice care erau dificil de întreținut și mai puțin fiabile. Datorită nivelului tehnologic de astăzi, dimensiunea și performanța PLC-ului poate varia de la dispozitive modulare mici cu putere limitată de calcul la PLC-uri mai mari montate pe șine speciale, pentru aplicații mult mai complexe, cu procesare în timp. În continuare vor fi evidențiate principalele caracteristici ale unui PLC obișnuit, împreună cu recomandările de produse de la Cypress Semiconductor care pot aduce îmbunătățiri semnificative și un pas înainte către Industria 4.0 și IIoT.
Procesarea
La fel ca orice computer, sistemele PLC includ un procesor principal care îndeplinește instrucțiunile definite de utilizator pentru a opera dispozitivele de intrare și ieșire. Unele dintre exemplele de dispozitive de intrare sunt senzorii, comutatoarele și traductoarele, în timp ce canalele de ieșire sunt în general conectate la un actuator care controlează procesele de fabricație. Unitatea de procesare constă de obicei dintr-un procesor de aplicații sau un FPGA, în timp ce programul rulat, precum și datele de intrare sunt stocate într-o unitate de memorie.
Memoria
Cele două funcții principale ale unității de memorie sunt stocarea codului și înregistrarea datelor de intrare de la dispozitivele din fabrică. Funcționarea în timp real și înregistrarea continuă a datelor sunt caracteristici care, în mediul industrial, trebuie menținute și în caz de evenimente neașteptate, potențial periculoase, cum ar fi pierderea de energie sau defectarea sistemului. Este de așteptat ca unitatea de memorie a sistemului PLC să poată rezista condițiilor de mediu dure ale fabricii.
Având în vedere aceste două cerințe, Excelon Ultra F-RAM este o opțiune de memorie ideală pentru nevoile extrem de solicitante de înregistrare a datelor PLC-urilor. Acest kit de dezvoltare poate realiza stocarea datelor cu până la 100 de ani și permite citirea/scrierea cu o fiabilitate de 100 trilioane de cicluri de scriere timp de 15-20 de ani la 85°C. Excelon FRAM acceptă înregistrări de date în timp real, la fel de repede ca o interfață paralelă cu timp de acces de 35ns. Acesta vine într-o interfață QSPI de 108 MHz cu număr redus de pini (LPC) și consumă cu 200x mai puțină energie decât EEPROM și cu 3000x mai puțină energie decât produsele NOR Flash. Dacă doriți să evaluați toate caracteristicile Excelon Ultra QSPI F-RAM, pentru început, puteți teste kitul de dezvoltare F-RAM CY15FRAMKIT-002 (Nr. Stoc RS:189-0538).
Comunicarea
Una dintre caracteristicile esențiale a unui procesor destinat PLC-urilor este suportul perifericelor specializate, inclusiv porturi Ethernet, RS-232/RS-485 și USB, pentru a putea comunica cu dispozitivele și sistemele externe. De exemplu, programarea PLC se face de obicei de către utilizator prin conectarea unui computer desktop sau laptop prin portul USB. Comunicarea este stabilită prin diferite protocoale de rețea industrială, cum ar fi Modbus, EtherNet/IP sau Profibus.
În afară de standardul Ethernet, soluțiile de conectivitate wireless, precum tehnologiile Wi-Fi, Bluetooth și ZigBee, au arătat un potențial mare pe piața industrială. Cypress oferă diverse produse wireless, fie că sunt module individuale sau soluții combinate, împreună cu mediul de dezvoltare software WICED® (Wireless Internet Connectivity for Embedded Devices) care oferă exemple de coduri, unelte software și suport tehnic pentru dezvoltare. Mai exact, pentru aplicațiile care necesită funcționalitate WiFi încorporată în PLC, SoC-ul embedded CYW43907 poate fi o soluție ideală. Modulul dispune de conectivitate Wi-Fi dual-band (2,4 GHz și 5 GHz) în conformitate cu IEEE 802.11 a / b / g / n. De asemenea, include un procesor separat Arm® Cortex®-R4 pentru aplicații, care permite implementarea caracteristicilor avansate de securitate. Kit-ul de evaluare de la Cypress, CYW943907AEVAL1F (Nr. Stoc RS: 144-6503) vă poate permite să evaluați modulul CYW43907, disponibil acum prin RS Components.
Securitatea
Amenințările la adresa securității reprezintă o preocupare majoră pentru aplicațiile critice, cum ar fi aplicațiile robotizate din fabricile automate. Atacurile pot varia de la piratarea dispozitivelor de teren până la modificarea setărilor roboților și pot provoca daune grave nu numai mașinilor de la fața locului, ci și persoanelor care lucrează în apropierea acestora. Standardul IEC61508 definește nivelurile de integritate ale siguranței sistemelor (de la SIL1 la SIL4) și probabilitatea corespunzătoare de defecțiuni în funcție de cât de sigur este sistemul industrial, așa cum se arată în tabelul de mai jos.
Pentru PLC-uri, o potențială amenințare reprezintă comunicarea cu un computer de programare la care este conectat: dacă cineva obține acces la computer, PLC-ul devine vulnerabil. Dispozitivele de memorie flash care sunt utilizate pentru a stoca codul de pornire, parola și cheile de securitate sunt una dintre principalele ținte ale acestor atacuri. Semper NOR Flash de la Cypress combină un procesor Arm® Cortex® M0 cu o matrice de memorie Flash NOR cu opțiuni de densitate de până la 4 GB. Implementează mai multe funcții de securitate avansate, inclusiv SafeBoot pentru protejarea împotriva defectărilor în timpul pornirilor, date și interfață CRC (Cyclic Redundancy Check), ECC (Error Correction Code) și multe altele. Semper NOR este conceput în conformitate cu specificațiile standardului IEC 61508 privind siguranța funcțională industrială și oferă o garanție de peste 10 ani.
Interfața om-mașină
Interfața om-mașină (HMI) este un instrument esențial pentru monitorizarea și controlul mașinilor de către operator. Ar putea include doar câteva butoane și lumini în forma sa cea mai simplă, în timp ce afișajele și ecranele tactile sunt mai frecvente pentru sistemele complexe. HMI-ul este adesea utilizat împreună cu PLC-uri pentru a permite depanarea, raportarea alarmelor și controlul zilnic al proceselor industriale. Sistemele HMI și PLC separate, conectate între ele printr-o interfață de comunicație tind să fie standardul în automatizarea mașinii, cu toate acestea, o soluție combinată într-un singur hardware devine din ce în ce mai populară.
Utilizând noile metode de conectivitate împreună cu o putere de calcul mai mare și o capacitate de stocare a datelor foarte robustă, aplicațiile industriale vor deveni din ce în ce mai sigure, complexe și fiabile. Noile standarde pentru Industria 4.0 și pentru IIoT devin o realitate și vor împinge progresul tehnologic la un alt nivel, către produse și servicii din ce în ce mai performante.
Dacă doriți să aflați mai multe despre produsele Cypress Semiconductor și despre noile tendințe din industrie accesați www.ro.rsdelivers.com.
Autor: Niță Emil Ionuț
AUROCON COMPEC SRL
Tel: 021 304 62 33
Fax: 021 304 62 34
Email:compec@compec.ro
Site: www.compec.ro
Distribuitor: RS Components, SICK, MURR Elektronik, STASTO, Hitachi