1. Используйте только однобуквенные имена переменных
Например, вместо `ConveyorMotorSpeed` пишите `x`. Так никто не догадается, что переменная управляет скоростью конвейера, и проект превратится в головоломку для коллег.
2. Не комментируйте код вообще
Пусть все догадываются сами! Например, строчка `IF NOT NOT x THEN y := TRUE;` без пояснений станет загадкой на века. Это добавит проекту атмосферы таинственности.
3. Храните все данные в глобальных переменных
Зачем использовать локальные переменные или структуры? Пусть всё висит в `GVL`, чтобы изменения в одном месте ломали логику в десяти других. Это ускорит развитие хаоса.
4. Пишите всю логику в одном ПЛК-цикле
Забудьте о разделении на функциональные блоки или программы. Дайте все 10 000 строк кода в `PLC_PRG`. Это повысит производительность... ну, как минимум, нагрузку на мозг разработчика.
5. Используйте таймеры и счетчики без сброса
Например, вставьте один таймер `TON` в несколько условий одновременно. Пусть его состояние "плывет" между задачами — это добавит неожиданности в поведение системы!
6. Не тестируйте логику до загрузки на железо
Зачем использовать симуляцию? Лучше сразу запускайте код на реальном оборудовании. Внезапные сюрпризы вроде заклинившего сервопривода сделают рабочий день ярче.
7. Применяйте операции с плавающей точкой для таймеров
Например, умножьте `T#5s` на `1.0000001` и удивляйтесь, почему таймер срабатывает несвоевременно. Это идеальный способ запутать даже опытного инженера.
8. Игнорируйте резервное копирование
Делайте правки прямо на боевом контроллере, не сохраняя проект. Если всё сломается — просто начнёте всё с нуля. Это тренирует память и стрессоустойчивость!
9. Мешайте логику управления и визуализации
Пишите код для HMI прямо в ПЛК-программе через `IF HMI_Button THEN ... END_IF`. Так вы создадите идеальный микс между технологической логикой и интерфейсом.
10. Не используйте версионирование
Сохраняйте проект каждый раз под новым именем: `Project_v1`, `Project_v2_final`, `Project_v3_реально_последний`. Через месяц вы сами забудете, где какая версия.
Решил написать свой первый настоящий пост на Пикабу. Даже не представлял, как получается написать такие объёмные тексты. Но тут товарищ прислал одну статейку про новых программистов и реальную автоматизацию на заводах))) И тут вспышка 📸, ничего не помню и выходит текст из памяти!) Добро пожаловать под кат!)
Приходит как-то молодой IT-специалист со свежим стеком из Docker’ов, микросервисов и К8s на завод. В цеху сверкают панели управления, гудят моторы, а он пытается подключиться к этому промышленному добру. И, внезапно (нет), оказывается, что привычный IT-стек здесь не работает — у заводчан свои протоколы, свои легенды и свои правила. Годами. Десятилетиями. Из уст в уста, от конунга к сыну и т. д. и т. п. Айтишник достаёт ноутбук, спрашивает, какая тут точка доступа, а в ответ — тишина. Только матёрый усатый автоматчик (спец по работе с автоматизированными системами на заводах) медленно поднимает глаза, откашливается и с лёгкой тоской в голосе говорит: — Тут, сынок, Modbus по RS-485. Без TLS. Без DHCP. И если что, мы это на Delphi писали, в 2004-м. И это ещё повезло, что на Delphi в 2004-м :) А могло быть написанно в другой стране (году этак в 1990-м) на паскале или фортране. Так и живут некоторые заводы, где вместо YAML — скрипты на паскале, вместо DevOps — старая добрая флешка с патчами, а вместо облачных масштабируемых серверов — шкаф с вентиляцией (в лучшем случае) и приклеенным на скотч листом: «Работает — не трожь!»
Шёл 2011 год. У меня на первом заводе, где тогда работал, была 3-зонная методическая печь по нагреву металла, автоматизирована какими-то ПЛК (я тогда ещё слова такого не знал), программа была написана на Pascal. Помню, приехал программист делать доработки. Мы, молодые КИПовцы, специально остались, задержались (нас мастер уговорил, мол, посмотрите, учитесь). Он строки переписывает, меняет какие-то цифры (теперь уже знаю, что это были коэффициенты ПИД), и оно оживает (горелки переходят в другой режим работы) и начинает работать по-другому. Скада, если её можно так назвать (им же нарисована в каком-то редакторе), меняет форму, изменяет значения. Но🫣 тут же ниже на этом шкафу стоит 3 переключателя на 3 положения с фиксацией (вроде бы кулачковых) и ещё 3 обычных 3-позиционных без фиксации. Первые изменяют источник задания на газовые заслонки (1 — ПЛК, 2 — ручное управление, 3 — ещё одно🙂). Программист заканчивает настройку, говорит: «У вас будет всё хорошо». Уходит. Нашему мастеру категорически не понравилось, как работает регулирование. И как только программист уходит, переводит эти кулачковые переклички в то самое 3е положение. И горелками начинает управлять что? Правильно! Старые добрые КСП3 с круговыми диаграммами, которые мы меняли каждые 24 часа))) Говорит, так будет лучше, и уходит, говоря: «Собирайтесь домой». Мы ещё задерживаемся минут на 10 в этом помещении. Всё это время с нами был «печник», который следит за режимом работы печи. Тот, что был на смене, тут же, как наш мастер вышел, переводит кулачковые переключатели в какое положение?) Правильно! В ручное!)😂 И говорит: «Так будет надёжнее!) 😁».
Вот тебе и стеки и TLS и DHCP и 485. А подача 220 на МЭО импульсами надёжнее для конечного пользователя)) ☝️ Но это ещё не всё. Печники, когда лень идти в помещение с этим щитом управления, просто подходят к МЭО и что? Тоже правильно! Просто крутят его с помощью маховика))) Вот тебе и автоматизация)))💡 МЭО было примерно как на фото) Ну и схематически печь)
Вероятно неплохая может быть лабораторная работа для студентов, изучающих АСУ ТП – создать ПО управления датчиками и исполнительными механизмами для балансировки груза на одной оси координат.
Контроллеры для систем вентиляции играют ключевую роль в управлении и мониторинге климатических условий в различных помещениях — от офисов и магазинов до производственных цехов и складов. Они обеспечивают комфорт для людей, регулируя параметры воздуха, такие как температура, влажность и уровень загрязнения, а также управляют работой вентиляторов, приводов и других компонентов системы. В зависимости от сложности и масштаба объекта, применяются различные типы контроллеров, каждый из которых имеет свои особенности и функциональные возможности.
Типы контроллеров для систем вентиляции
Умные термостаты Это компактные цифровые устройства, которые отслеживают температуру воздуха в помещении и автоматически включают или выключают систему нагрева, охлаждения или вентиляции при отклонении от заданных параметров. Они идеально подходят для небольших помещений, где требуется простое и эффективное управление климатом.
Логические контроллеры от компании MODERON Эти устройства предназначены для управления сложными системами, включающими приточные и вытяжные вентиляторы, рекуператоры тепла и холода, контуры нагрева и охлаждения, а также системы увлажнения и осушения. Логические контроллеры оснащены множеством датчиков для мониторинга температуры, влажности, уровня CO₂ и других параметров, что позволяет автоматически регулировать работу оборудования для поддержания оптимальных условий. https://moderon-electric.ru/software/moderon-hvac/
Контроллер для вентиляции
Централизованные серверы на базе промышленных ПЛК Такие системы используются на крупных объектах, где требуется управление десятками вентиляционных установок. Они включают в себя централизованные щиты управления, программное обеспечение для мониторинга и анализа данных, а также интеграцию с SCADA-системами. Это позволяет не только управлять вентиляцией, но и оптимизировать энергопотребление, а также оперативно реагировать на изменения условий.
Как работает управление приточно-вытяжной вентиляцией?
Процесс управления вентиляцией с использованием логического контроллера HVAC включает несколько этапов:
Анализ потребностей Контроллер учитывает такие факторы, как количество людей в помещении, температура, влажность и уровень углекислого газа, чтобы определить оптимальный режим работы системы.
Регулирование скорости вентиляторов В зависимости от расхода воздуха контроллер изменяет скорость вращения вентиляторов, используя электронные или механические регуляторы.
Мониторинг датчиков Датчики температуры, влажности, CO₂ и расхода воздуха передают данные контроллеру, который на их основе корректирует работу системы.
Контроль загрязнения воздуха Специальные датчики отслеживают уровень загрязнения (пыль, аэрозоли, химические вещества). При превышении допустимых норм контроллер увеличивает скорость вентиляции или активирует дополнительные фильтры. Также он мониторит состояние воздушных фильтров, используя датчики дифференциального давления.
Оптимизация энергопотребления Для повышения энергоэффективности контроллеры могут использовать сенсоры движения, отключая вентиляцию в пустых помещениях, или работать по расписанию, включая и выключая систему в нужное время.
Программный комплекс «Moderon HVAC»
Наша компания разработала уникальный программный комплекс для управления системами вентиляции — Moderon HVAC. Он позволяет гибко настраивать работу оборудования без сложного программирования, учитывая особенности российского климата и требования заказчиков.
Программа для управления вентиляцией
Основные функции комплекса включают:
Прогрев водяного нагревателя перед запуском;
Многоуровневую защиту от замерзания;
Обогрев воздушных заслонок;
Продувку ТЭНов электрического нагревателя;
Резервирование вентиляторов и насосов;
Поддержку работы рекуператора в режиме охлаждения;
Управление многоступенчатыми нагревателями и охладителями;
Интеграцию с различными типами увлажнителей;
Работу по недельному расписанию;
Мониторинг безопасности с активацией аварийных сигналов;
Ведение журнала аварий с сохранением истории событий.
Программное обеспечение «Moderon HVAC» обеспечивает не только комфорт, но и безопасность, а также значительно упрощает процесс управления сложными системами вентиляции. Более подробную информацию о возможностях комплекса вы можете найти в руководстве пользователя.
Таким образом, современные контроллеры для систем вентиляции — это высокотехнологичные решения, которые позволяют не только поддерживать комфортные условия в помещении, но и оптимизировать энергопотребление, повышать безопасность и упрощать управление климатическими системами.
Для различных точных систем, где требуется позиционирование рабочего элемента, манипуляторов и роботов существуют специальные готовые решения. И одно из них это PAC-ПЛК с CoDeSyS на борту.
Эта статья будет посвящена готовой библиотеке под названием Soft Motion в дистрибутиве CoDeSyS. Как обычно стараюсь писать по существу, без всякой воды.
Будем считать, что у вас установлен дистрибутив CODESYS V3.5 SP16 Patch 7.
Установка устройств для работы с ними (Таргеты)
В данном примере я использую ПЛК VECTOR CPR-VEC-CEC-C1/
На борту у него уже установлен Soft Motion Basic. Можно считать что это готовое устройство, которое сразу работает с сервоприводами. Использовать мы будем протокол EtherCat.
Мне нужно подключить к этому устройству два модуля ввода\вывода по встроенной шине, один модуль ввода\вывода по внешней шине и два сервопривода.
Залазим в инструмент репозиторий устройств.
Жмем Установить.
Конфиги можно скачать с официального сайта поставщика. У меня они были поэтому устанавливаем их. Нужно указать XML-файл конфигурации.
Устанавливаем все необходимые нам модули.
Это файл-конфигурация сервопривода. Нужно указать XML-файл конфигурации EtherCat.
Это файлы конфигурации внутренних модулей по шине.
Начальный запуск в CoDeSyS.
Затем создаем Стандартный проект. И запускаемся.
Выбираем Vector ARM.
Если нет библиотек Soft Motion, подгружаем их.
После этого можно пробовать загружать устройства. О них напишем позже.
Приводим данные двух аналитических агентств Global Market Insights (GMI) и Global Insight Services (GIS) о рынке виртуальных (vPLC) и программных (Soft PLC) программируемых логических контроллеров. В обзоре разобраны вопросы преимуществ и недостатков данных типов контроллеров в сравнении с традиционными аппаратными ПЛК, указываются основные рыночные игроки, показывается географическая сегментация, приводятся тенденции рынка и прогноз развития до 2032 года.
Определения:
Программные ПЛК (Soft PLC) – это программная версия контроллера, запускаемая на устройствах и операционных системах общего назначения (чаще всего промышленные мини ПК или ПЛК на Linux с runtime-ядром) и превращающая такое устройство в полнофункциональный программируемый контроллер автоматизации (PAC). В отличие от традиционных «хард» ПЛК с закрытой системой и заданным фиксированным набором функций, программные ПЛК обеспечивают высокую степень персонализации и гибкость в процессе создания системы управления автоматизацией. Большая часть современных ПЛК – это Soft PLC, например, под CODESYS 3.5.
Виртуальные контроллеры (virtual PLC или vPLC) – это расширение концепции SoftPLC, который работает на виртуальной машине, управляемой гипервизором реального времени на сервере или многоядерном промышленном ПК. Виртуальные ПЛК не привязаны к конкретному оборудованию, их можно развернуть в существующей ИТ-инфраструктуре и легко масштабировать путем увеличения или уменьшения количества экземпляров виртуальных ПЛК в зависимости от потребностей в вычислительной мощности. Это особенно полезно для ресурсоёмких задач, таких как машинное обучение и искусственный интеллект.
Данные агентства GMI
Глобальный рынок виртуальных и программных ПЛК в 2023 году оценивался в $ 865 млн и, по прогнозам, будет расти в среднем на 13% в год в период с 2024 до 2032 года.
Внедрение технологий Индустрии 4.0 стимулирует спрос на виртуальные и программные ПЛК. Поскольку практически все отрасли вовлечены в цифровую трансформацию, данные виды ПЛК, интегрированные с существующими промышленными системами, облачными платформами и устройствами Интернета вещей (IoT), обеспечивают необходимый уровень коммуникаций и контроля на различных этапах производства. А гибкость и масштабируемость делают их незаменимыми для так называемых smart-производств (умных заводов), стремящихся повысить свою производительность, сократить время простоя и оптимизировать использование ресурсов за счет интеллектуальной автоматизации.
Растущая тенденция удаленного управления в промышленности является еще одним ключевым фактором роста. Виртуальные ПЛК, реализованные посредством облачных платформ, позволяют инженерам и операторам управлять и устранять неполадки в АСУ ТП из любого места. Эта возможность особенно ценна для отраслей с территориально распределенными сетями, например, в нефтегазовой промышленности, коммунальном хозяйстве и любых крупных холдингах. Осуществление удаленных операций в реальном времени может значительно повысить эффективность работы и сократить время простоя, способствуя ускоренному принятию данных продуктов на рынке.
Тенденции рынка виртуальных и программных ПЛК
Одной из самых значимых тенденций на рынке виртуальных и программных ПЛК является растущая интеграция с экосистемами промышленного интернета вещей (IIoT). Отрасли всё больше используют IIoT, где виртуальные ПЛК обеспечивают бесшовную связь между заводским оборудованием и облачными системами для обеспечения мониторинга, управления и аналитики в реальном режиме времени. Виртуальные ПЛК с поддержкой IIoT могут взаимодействовать с несколькими датчиками, устройствами и системами, обеспечивая централизованное управление и лучшее принятие решений, на основе полученных данных.
Облачные и периферийные вычисления меняют подход к промышленной автоматизации, а виртуальные ПЛК находятся в центре этих изменений. Облачные виртуальные ПЛК снижают зависимость от физической инфраструктуры и предлагают большую гибкость в масштабировании операций, а также обеспечивают быструю обработку данных и снижают задержки в критически важных приложениях. Такое сочетание стимулирует интерес к виртуальным ПЛК, особенно в отраслях, требующих управления в реальном времени, таких как автомобилестроение, интеллектуальное производство и коммунальные услуги, где локальная и удаленная обработка данных играют важную роль.
Еще одной новой тенденцией на рынке виртуальных и программных ПЛК является переход к платформам с открытым исходным кодом и стандартизации в автоматизации. Традиционные системы ПЛК часто привязывают пользователей к проприетарным решениям, а виртуальные и программные ПЛК все чаще разрабатываются на платформах с открытым исходным кодом, поддерживая взаимодействие между различными устройствами и системами. Эта тенденция позволяет отраслям кастомизировать решения автоматизации, снижать зависимость от поставщиков и достигать бесшовной интеграции между различными технологиями. Усилия по стандартизации, такие как принятие OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture), также способствуют совместимости между виртуальными ПЛК и различным промышленным оборудованием, еще больше ускоряя их принятие во многих секторах.
Анализ рынка виртуальных ПЛК и программных ПЛК
Одной из основных проблем, связанных с виртуальными и программными ПЛК, является повышенный риск кибератак, поскольку эти системы часто интегрируются с облачными платформами и подключаются к интернету. Зависимость от виртуальных систем делает их более уязвимыми для взлома, вредоносного ПО и других сетевых угроз. Отрасли, работающие с конфиденциальными данными или критической инфраструктурой, могут не спешить внедрять эти решения без надежных мер кибербезопасности. Эта уязвимость может замедлить темпы внедрения, особенно в секторах, где безопасность данных имеет первостепенное значение.
Распределение виртуальных и программных ПЛК по типу управления
На основе типа уровня управления рынок виртуальных ПЛК и программных ПЛК делится на полевой уровень, уровень обработки, уровень контроля, уровень предприятия. Ожидается, что в течение прогнозируемого периода сегмент полевого уровня зарегистрирует совокупный среднегодовой темп роста (CAGR) более 13%.
Полевой уровень относится к физическому уровню, где датчики, исполнительные механизмы и другие устройства напрямую взаимодействуют с оборудованием и производственными процессами. Виртуальные и программные ПЛК соответственно управляют и контролируют эти устройства, обрабатывая данные в онлайн.
Конкуренция в этом сегменте сосредоточена на создании надежной связи в реальном режиме времени между программными системами управления и полевыми устройствами, что обеспечивает точность, скорость и гибкость системы. На рынке уже существует ряд компаний предлагают решения, которые обеспечивают бесшовную интеграцию с промышленным IoT, сочетая интеллектуальное производство с минимальной зависимостью от оборудования.
Виртуальные и программные ПЛК по типу размещения
По типу развертывания данный рынок делится на On-premises и Cloud-based, т.е. на физические контроллеры, устанавливаемые на объектах и облачные ПЛК. Прогнозируется, что к 2032 году объем облачного сегмента составит $1 млрд.
Сегмент Cloud-based представляет собой будущее виртуальных и программных решений ПЛК, где программное обеспечение размещается и управляется на облачных платформах, предлагая такие преимущества, как масштабируемость, экономическая эффективность и удаленный доступ. Облачные PLC-системы позволяют осуществлять онлайн мониторинг, управление и анализ из любой точки мира, обеспечивая гибкость глобальных операций и предиктивную аналитику.
На рынке уже существует конкуренция между компаниями, предлагающими облачные решения, интегрируемые с промышленным интернетом вещей и аналитикой, предоставляя заказчикам возможность оптимизировать операции удаленно, одновременно сокращая расходы на инфраструктуру. Облачные решения особенно выгодны для организаций, стремящихся к быстрому масштабированию и внедрению аналитических данных в процессы автоматизации.
Региональные данные
Прогноз объема рынка виртуальных и программных ПЛК в США на 2024-2032 годы
Северная Америка доминировала на мировом рынке виртуальных ПЛК (vPLC) и программных ПЛК (soft PLC) в 2023 году с долей более 35%. США являются ключевым игроком на рынке, причем ведущие в стране секторы производства, энергетики и автомобилестроения стимулируют спрос на передовые технологии автоматизации. США наиболее активно развивают Индустрию 4.0, и виртуальные ПЛК все чаще внедряются на заводах для обеспечения мониторинга в реальном режиме времени, предиктивного обслуживания и масштабируемой автоматизации. Сосредоточение страны на облачной инфраструктуре и удаленных операциях, особенно в таких секторах, как нефть и газ и коммунальные услуги, привело к большей зависимости от виртуальных ПЛК, которые предлагают экономически эффективные решения для удаленного управления сложными промышленными системами. Присутствие крупных компаний автоматизации и поставщиков программного обеспечения в США еще больше ускоряет рост этого рынка.
Рынок Японии тесно связан с инновационным стремлением страны к таким инициативам, как Society 5.0, направленным на интеграцию передовых технологий, таких как IoT, робототехника и ИИ, в промышленный сектор. Ведущие производственные секторы Японии, включая автомобилестроение и электронику, все чаще обращаются к виртуальным ПЛК для повышения эффективности производства, оптимизации процессов и снижения эксплуатационных расходов. Ставка страны на робототехнику и интеллектуальные заводы также стимулирует спрос на гибкие решения автоматизации с применением виртуальных ПЛК. Кроме того, постоянные усилия Японии по борьбе с нехваткой рабочей силы посредством автоматизации стимулировали интерес к виртуализированным системам управления, которые можно интегрировать в существующую инфраструктуру с минимальным обновлением оборудования.
Рынок виртуальных и программных ПЛК Китая подпитывается правительственной инициативой «Сделано в Китае 2025», которая отдает приоритет внедрению передовых производственных технологий. Обширная производственная база страны, особенно в таких отраслях, как электроника, автомобилестроение и производство потребительских товаров, стремительно движется в сторону автоматизации для повышения производительности и удовлетворения растущего внутреннего и международного спроса. Виртуальные ПЛК все чаще развертываются в целях эффективной масштабируемой автоматизации, особенно на крупных интеллектуальных заводах. Внимание Китая к промышленному Интернету вещей (IIoT) и интеграции облачных платформ с промышленными системами управления также стимулирует внедрение виртуальных ПЛК.
Рынок виртуальных и программных ПЛК в Южной Корее значительно растет, поскольку внимание правительства к цифровым инновациям и интеллектуальному производству является основным драйвером внедрения данных типов контроллеров. Электронная и автомобильная промышленность страны в значительной степени автоматизированы, а виртуальные ПЛК обеспечивают повышенную гибкость, позволяя этим секторам внедрять инновации и оптимизировать свои производственные процессы. Инвестиции Южной Кореи в технологию 5G и промышленный Интернет вещей еще больше способствуют росту внедрения виртуальных ПЛК, поскольку отрасли ищут более быстрые возможности обработки данных в реальном времени. Интеграция ИИ и периферийных вычислений в промышленную экосистему Южной Кореи также является ключевой тенденцией, при этом виртуальные ПЛК играют жизненно важную роль в обеспечении этих технологий.
Производители виртуальных и программных ПЛК
В отрасли Virtual PLC и Soft PLC заметными игроками являются ABB, Beckhoff Automation и Rockwell Automation. Цена является ключевым фактором в связи с тем, что отрасли ищут экономически эффективные альтернативы традиционным аппаратным ПЛК. Такие компании, как Siemens AG и Honeywell, фокусируются на гибкости и простоте использования, в то время как Mitsubishi Electric и Omron Corporation подчеркивают бесшовную интеграцию с существующими системами автоматизации.
Дистрибьюторские сети и глобальное присутствие, особенно для таких компаний, как Emerson Electric и Delta Electronics, также играют важную роль в лидерстве на рынке, обеспечивая локализованную поддержку клиентов и быстрое развертывание решений в различных секторах. Улучшенная кибербезопасность, техническая поддержка и послепродажное обслуживание являются дополнительными конкурентными факторами, способствующими успеху на этом рынке.
Основными игроками в отрасли виртуальных и программных ПЛК являются:
ABB
Advantech
Beckhoff Automation
Bosch Rexroth
Delta Electronics
Emerson Electric
Hitachi Industrial Equipment Systems
Honeywell International
Koyo Electronics Industries
Lenze
Mitsubishi Electric
Omron Corporation
Phoenix Contact
Pilz GmbH & Co
Red Lion Controls
Rockwell Automation
Новости отрасли виртуальных ПЛК и программных ПЛК
В июле 2023 года Schneider Electric объявила о партнерстве с ведущими поставщиками программного обеспечения для улучшения интеграции программных ПЛК в их платформу EcoStruxure. Это сотрудничество направлено на предоставление клиентам более гибких и масштабируемых решений по автоматизации.
В сентябре 2023 года компания ABB представила новые решения виртуализированного управления, которые используют технологию soft PLC для улучшения процессов промышленной автоматизации. Эти решения направлены на улучшение реагирования системы и снижение эксплуатационных расходов.
В мае 2024 года Siemens представила новое решение виртуального ПЛК, разработанное для улучшения процессов автоматизации в производственных средах для развертывания на стандартном оборудовании, обеспечивая интеграцию с устройствами IoT.
Данные агентства Global Insight Services (GIS)
Ожидается, что рынок виртуальных и программных ПЛК вырастет с $1,5 млрд в 2023 году до $3,9 млрд к 2033 году, что соответствует среднегодовому темпу роста в 10%.
Рынок виртуальных ПЛК и программных ПЛК охватывает цифровую трансформацию традиционных программируемых логических контроллеров (ПЛК) в виртуализированные системы и программные решения. Этот рынок фокусируется на улучшении промышленной автоматизации с помощью гибких, экономически эффективных и масштабируемых альтернатив ПЛК. Он включает программные платформы, которые эмулируют аппаратное обеспечение ПЛК, обеспечивая бесшовную интеграцию с существующей ИТ-инфраструктурой, тем самым оптимизируя промышленные процессы, сокращая время простоя и поддерживая переход к парадигмам Индустрии 4.0 и интеллектуального производства.
Рынок виртуальных ПЛК и программных ПЛК демонстрирует устойчивый рост, обусловленный достижениями в области автоматизации и промышленной цифровизации. На этом рынке автомобильный сектор выделяется как сегмент с наивысшими показателями, обусловленный переходом отрасли к интеллектуальному производству и подключенным системам. Вторым по показателям подсегментом является нефтегазовая промышленность, где потребность в эффективном управлении и мониторинге процессов имеет первостепенное значение.
Географически Северная Америка лидирует на рынке благодаря раннему внедрению передовых технологий и значительным инвестициям в промышленную автоматизацию. Европа следует за ней, извлекая выгоду из сильной производственной базы и поддерживающей нормативно-правовой базы. Германия в Европе является ключевым игроком, используя свое инженерное мастерство и инновации в технологиях автоматизации. В Азиатско-Тихоокеанском регионе Китай становится значительным участником, подпитываемым быстрой индустриализацией и правительственными инициативами, продвигающими интеллектуальное производство. Эти тенденции подчеркивают динамичный характер рынка и выгодные возможности для заинтересованных сторон в различных секторах.
Сегментация рынка
В 2023 году рынок виртуальных ПЛК и программных ПЛК продемонстрировал устойчивый рост, объем рынка оценивается в 320 миллионов единиц. Сегмент виртуальных ПЛК занимает долю рынка в 55%, что обусловлено его адаптивностью и интеграцией с технологиями Индустрии 4.0. Программные ПЛК занимают долю в 45%, что подкрепляется их экономической эффективностью и простотой развертывания. Эта траектория роста подкреплена растущим внедрением автоматизации в различных секторах, включая производство и энергетику. Ключевые игроки, такие как Siemens AG и Rockwell Automation, играют ключевую роль, используя свои технологические достижения для захвата значительных долей рынка.
Конкурентная среда формируется стратегическими альянсами и инновационными предложениями продуктов. Нормативные рамки, особенно в Европе и Северной Америке, подчеркивают безопасность и совместимость, влияя на динамику рынка. Будущие перспективы многообещающие, с прогнозируемым среднегодовым темпом роста в 11% в период с 2023 по 2033 год. Ожидается, что инвестиции в НИОКР и интеграция ИИ и Интернета вещей будут способствовать дальнейшему прогрессу. Однако такие проблемы, как угрозы кибербезопасности и потребность в квалифицированном персонале, могут помешать росту. Рынок готов к расширению с возможностями в развивающихся экономиках и секторах, таких как интеллектуальная инфраструктура.
Географический обзор
Рынок виртуальных программных ПЛК демонстрирует значительный рост в различных регионах, каждый из которых вносит свой уникальный вклад в ландшафт. Северная Америка находится на переднем крае, движимая технологическими достижениями и интеграцией IoT в промышленные процессы. Соединенные Штаты с их прочной промышленной базой и акцентом на автоматизацию лидируют на этом региональном рынке.
Европа следует за ними, а такие страны, как Германия и Великобритания, возглавляют инновации в промышленной автоматизации. Акцент региона на Индустрии 4.0 и интеллектуальных производственных решениях стимулирует спрос на виртуальные и программные ПЛК. Этот акцент повышает операционную эффективность и снижает производственные издержки.
Азиатско-Тихоокеанский регион становится прибыльным рынком, во главе которого стоят Китай и Индия. Быстрая индустриализация и растущее внедрение технологий автоматизации стимулируют рост в этом регионе. Стремление к цифровой трансформации в производственных секторах еще больше ускоряет расширение рынка.
Латинская Америка, Ближний Восток и Африка также демонстрируют потенциал, хотя и более медленными темпами. Эти регионы постепенно внедряют автоматизацию для повышения производительности и конкурентоспособности. Ожидается, что инвестиции в инфраструктуру и промышленные секторы будут стимулировать будущий рост на этих рынках.
Последние события
Рынок виртуальных ПЛК и программных ПЛК переживает фазу трансформации под влиянием технологических достижений и меняющихся промышленных потребностей. Ценовые предложения значительно различаются – варьируются от 100 до 1000 долларов США в зависимости от функций и возможностей интеграции. Спрос обусловлен потребностью в гибких и масштабируемых решениях по автоматизации, особенно в таких секторах, как производство и энергетика.
Северная Америка и Европа находятся на переднем крае, внедряя эти технологии для повышения операционной эффективности и снижения затрат. Компании отдают приоритет простоте интеграции с существующими системами и надежным средствами отражения кибератак, которые становятся все более важными по мере цифровизации отраслей. Нормативные рамки, такие как те, которые обеспечивают стандарты кибербезопасности и взаимодействия, влияют на динамику рынка, устанавливая барьеры для входа и влияя на затраты на разработку.
Рыночный ландшафт формируют несколько тенденций. Переход к Индустрии 4.0 является значительным драйвером, поскольку отрасли стремятся использовать Интернет вещей и ИИ для интеллектуальных производственных процессов. Такие компании, как Siemens и Rockwell Automation, являются пионерами инноваций, предлагая комплексные решения, которые легко интегрируются с существующими промышленными системами. Более того, все больше внимания уделяется устойчивости, и решения, разработанные для оптимизации потребления энергии и сокращения выбросов углерода, набирают обороты.
Такие проблемы, как сбои в цепочке поставок и геополитическая напряженность, особенно в области доступности полупроводников, влияют на стратегии производства и ценообразования. Ожидается, что спрос на высокопроизводительные вычислительные возможности будет расти, особенно в секторах, переживающих цифровую трансформацию. Сотрудничество между технологическими гигантами и лидерами промышленности, например, партнерство Schneider Electric с Microsoft, способствует разработке передовых облачных решений PLC, продвигая рынок к более связанному и эффективному будущему.
Движущие силы рынка и тенденции
Рынок vPLC и Soft PLC переживает устойчивый рост, обусловленный увеличивающимся спросом на автоматизацию в различных отраслях. Ключевой тенденцией является интеграция технологий IoT и Индустрии 4.0, которая повышает эффективность работы и обработку данных в реальном режиме времени. Эта интеграция стимулирует внедрение виртуальных и программных ПЛК, которые обеспечивают гибкость и масштабируемость по сравнению с традиционными аппаратными решениями.
Еще одной важной тенденцией является растущее внимание к сокращению эксплуатационных расходов и времени простоя. Виртуальные ПЛК обеспечивают удаленный мониторинг и управление, что сводит к минимуму необходимость в обслуживании на полевом уровне и сокращает количество сбоев системы. Кроме того, заказчики предают большое значение энергоэффективности и устойчивой работе, что побуждает отрасли внедрять более адаптируемые и менее ресурсоемкие решения, такие как программные ПЛК.
Рынок также обусловлен достижениями в области облачных вычислений и технологий периферийных вычислений. Эти достижения облегчают бесшовную интеграцию с существующими системами и улучшают возможности анализа данных. Кроме того, растущая сложность промышленных процессов требует усовершенствованных систем управления, что повышает спрос на виртуальные и программные ПЛК. На развивающихся рынках, где промышленная автоматизация все еще находится на начальной стадии развития, открываются многочисленные возможности, что создает благоприятную почву для расширения.
Ограничения и проблемы рынка
Рынок виртуальных ПЛК и программных ПЛК сталкивается с несколькими существенными ограничениями и проблемами:
Основной проблемой является сложность интеграции виртуальных ПЛК с существующими устаревшими системами. Многие отрасли полагаются на традиционные ПЛК, что делает переход к виртуальным решениям громоздким и дорогостоящим.
Проблемы кибербезопасности также представляют собой значительное препятствие. Поскольку виртуальные ПЛК все больше подключаются к сетям, они становятся уязвимыми для сетевых угроз, что требует надежных мер безопасности.
Рынок также сталкивается с нехваткой квалифицированных специалистов. Экспертиза как в области ИТ, так и в промышленной автоматизации имеет важное значение, однако существует нехватка специалистов с такими междисциплинарными навыками.
Более того, первоначальные инвестиции для внедрения систем виртуальных ПЛК могут быть непомерно высокими. Этот финансовый барьер ограничивает внедрение, особенно среди малых и средних предприятий.
Наконец, отсутствует стандартизированные протоколы для разных платформ и поставщиков, что усложняет взаимодействие и препятствует бесшовной интеграции решений виртуальных ПЛК в различных промышленных средах.
Ключевые игроки:
Beckhoff Automation
Wago Kontakttechnik
B& R Industrial Automation
Advantech
Mitsubishi Electric
Omron
Schneider Electric
Siemens
Rockwell Automation
ABB
Yokogawa Electric
Emerson Electric
Honeywell
Hitachi
GE Automation
Bosch Rexroth
Fuji Electric
Delta Electronics
Panasonic Electric Works
Festo
Относительно новые игроки:
Soft Tech Automation
Virtual Dynamics
Code Flow Systems
Innovative Logic
Flex Control Solutions
Next Gen Automation
PLC Visionaries
Soft Circuit Innovations
Digital Control Group
Automation Edge
Smart Logic Systems
Virtual Control Technologies
Soft Wave Automation
Intelli PLC Solutions
Virtual Logic Labs
Control Soft Innovations
Advanced PLC Systems
Soft Tech Dynamics
Virtual Automation Hub
Smart Control Solutions
В заключение, в качестве пояснения рыночного тренда приводим диаграмму агентства IoT Analytics, на которой сравниваются тенденции на рынке пленочных и цифровых камер на рубеже 2000 годов с тенденциями на рынке hard ПЛК и soft ПЛК в нынешнее время. График позволяет сделать вывод: в промышленных средах аппаратное обеспечение всё чаще заменяется программным.
Прогноз объема рынка виртуальных и программных ПЛК в США на 2024-2032 годы
Материал подготовлен Московским заводом тепловой автоматики (МЗТА)
Люблю вообще тему защищенного грунта, а в частности такие сооружения, как теплицы для выращивания овощей, фруктов и ягод. Лет 5 назад задавался вопросом, как это всё можно автоматизировать и упростить жизнь дачнику, огороднику и фермеру.
В 2020 году появился объект с реальными условиями - итальянская теплица на 5 соток. Там я проводил эксперименты работы автоматики, писал алгоритмы и подпрограммы для наиболее эффективного выращивания помидоров и огурцов.
Скажем так, эти алгоритмы бесконечные. Для каждого сорта и для каждой культуры свои условия. Но общий смысл работы улавливается.
С вами на связи автор канала, Гридин Семен, хочу в статьях сохранить след своих работ по автоматизации теплицы.
Занимался я этим вопросом несколько лет. Есть небольшие пробелы в работе автоматики теплицы. Хочется немного поделиться своим опытом и размышлениями. Если у вас будут предложения и вопросы, пишите в комментариях.
Основной функционал микроклимата
Основа микроклимата является поддержание температуры и влажности. С помощью каких исполнительных органов всё это делается? Форточкой, отоплением и вентиляцией.
Итак, основной функционал.
Регулировка внутренней температуры теплицы путем автоматизированного проветривания с помощью фрамуги. По трём датчикам температуры - Тюг, Тсевер, Тнаружнего воздуха (Тн.в.). При чем по Тн. в. корректируется степень открытия форточки. Весной-осенью один режим работы, лето и зима другие режимы.
Установка сервиса корректировки степени открытия на введенные показатели по силе и направления ветра.
Включение внутренней вентиляции путем перекоса температур Тюг и Тсевер. Для выравнивания температур по всему объему.
Уставки температур 4, для поддержания различных температурных условия жизненного цикла растения в сутки. Утром одна температура, днем 2-ая температура, вечером третья, ночью четвертая.
Расчет времени восхода и захода солнца для правильной корректировки уставок температур в течении дня. Учитывается месяц для выращивания.
Расчет положения форточки рассчитывается либо с помощью мат. аппарата, либо с помощью датчиков обратной связи(второй вариант лучше, потому что точнее).
И в качестве доп. делал расчет дефицита водяного пара. Этот параметр говорит вам вообще о жизнедеятельности растения. Очень важная физическая единица.
Датчики физ. величин возможно подключать как по цифровому интерфейсу, так и непосредственно на входы контроллера.
Обязательно должны быть концевики на полное открытие и на полное закрытие форточки.
Расчет точки росы и абсолютной влажности.
Какой контроллер?
Программы писались на промышленном ПЛК отечественного производителя фирмы ОВЕН.
Одна на CoDeSyS 3.5 для ПЛК200, другая на Owen Logic для Программируемых реле ОВЕН ПР.
Всё это вместе выводится в облако OwenCloud, для отчетности, мониторинга и анализа данных. Так же можно посмотреть графики и Архивы на 90 дней. Можно самому расписать логику работы аварий. Достаточно универсальная штука.
ПЛК200
ПР102
Разница между ними в сложности мат. расчетов и объёма передаваемых тегов в Облако.
Что в Облаке?
В облако можно вывести абсолютно любой параметр для записи и для чтения.
Используется OwenCloud.
Часть алгоритмов
Понятно, чтобы не быть голословным. Покажу часть алгоритмов.
Owen Logic.
ФБ для работы форточки в различных режимах.
Работа 4 уставок.
Пример работы в Codesys. Работа форточки.
Запись уставок Температур в зависимости от времени суток.