Otomasyon, üretkenliği artırmanın ve üretim maliyetlerini düşürmenin anahtarlarından biridir. Röleler, PLC'ler ve Endüstriyel PC'ler (IPC'ler) gibi teknolojik gelişmeler, makinelerin ve insanların etkileşim şeklini değiştiren endüstriyel otomasyonu yönlendiriyor. Bu makale, endüstriyel otomasyon, PLC ve endüstriyel PC'de yaygın olarak kullanılan ikincil kontrol sistemi donanımını tartışacaktır. Ayrıca, uygulamanızın gereksinimlerine bağlı olarak hangi tip ikili kontrol sisteminin en uygun olabileceğini tartışacağız.
PLC nedir?
Programlanabilir mantık denetleyicileri (PLC'ler), üretim tesislerinde süreçleri otomatikleştirmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. 1970'lerde, PLC'ler otomasyon sistemlerinde oyunun kurallarını değiştiriyordu. PLC'ler elektrik panolarının ve bağlantı kutularının yerini alacak şekilde tasarlanmıştır. Zamanla, PLC'ler daha sağlam tasarımlara, ölçeklenebilir işlevselliğe ve programlanabilir sistemlere yükseltildi. Ek olarak, PLC'ler için programlama dili (ladder mantık olarak adlandırılır), makine otomasyonu için PLC'lerin esnek şekilde özelleştirilmesine olanak tanır. Bu güvenilirlik ve çok yönlülük, PLC'leri eski rölelerin ve bağlantı kutularının yerini almak için popüler bir seçim haline getirir.
Endüstriyel bilgisayar nedir?
Yarı iletken mikro devrelerin üstel gelişimi sürecinde, kişisel bilgisayarların (PC) gelişimi de oldu. Bilgisayar çipleri daha güçlü, daha küçük ve daha ucuz hale geldikçe, endüstriyel bilgisayarlar otomasyon endüstrisinde yer kazanıyor. Endüstriyel PC'ler, HMI'lar, ağ geçitleri, AI uygulamaları vb. gibi daha fazla iş yüküyle PLC denetim kontrolü sağlayabilir. Endüstriyel PC'ler, bu iş yüklerini GPU'lar, TPU'lar, VPU'lar , NVMe SSD'ler ve daha fazlası gibi performans hızlandırıcılarla birleştirebilir. İş yüklerini birleştirme yeteneği, fabrikadaki donanım alanlarını azaltır. Geleneksel ve endüstriyel bilgisayarlar, CPU, RAM, SSD ve GPU gibi çok benzer temel bileşenlere sahiptir. Ancak endüstriyel PC'ler, aşırı sıcaklıklardan şok ve titreşime kadar aşırı çevre koşullarına dayanacak şekilde üretilmiş ve tasarlanmıştır. Sıradan PC'ler zorlu ortamlara maruz kaldıklarında çok çabuk bozulurlar. Endüstriyel PC'leri son derece dayanıklı kılan tasarım ve yapı malzemelerinden bazıları fansız tasarımlar, tek parça kasalar ve endüstriyel sınıf malzemelerdir. Ayrıca endüstriyel bilgisayarlar yaygın olarak kullanılmaktadır. Yalnızca en son teknolojiyi desteklemekle kalmaz, aynı zamanda fabrika otomasyonunda endüstriyel PC'lerin hızla büyümesine yol açan seri bağlantı noktaları, COM, M12 konektörleri, DIO, GPIO vb. gibi fabrika otomasyonunda yaygın olarak kullanılan geleneksel teknolojileri de destekler.
Endüstriyel bilgisayar ile PLC arasındaki fark nedir?
1. İşlem
PLC'ler, bağlı cihazlardan gelen girdileri sürekli olarak izleyen ve ardından programına göre karar verme komutlarını yürüten gerçek zamanlı bir işletim sistemiyle gelir. Ek olarak, PLC'nin işletim sistemi (OS), kontrol görevlerini yerine getirmek için özel olarak tasarlanmıştır. Bu nedenle, PLC'ler genellikle çalışma sırasında işlem performansını artıran anti-virüs programlarına veya kayıt defteri temizleyicilerine ihtiyaç duymazlar.
Endüstriyel PC'ler, bir PLC ile aynı görevleri yerine getirebilir, ancak işletim sistemleri, bir PLC'nin yapamayacağı çeşitli uygulama ve programları çalıştırmalarına izin verir. Bu yeteneklerle IPC, yalnızca yönetim amaçlarından daha fazlası için kullanılır. Endüstriyel PC'ler iş yüklerini birleştirerek donanım üzerindeki yükü azaltabilir. Ancak, Windows ve Linux gibi IPC işletim sistemleri siber saldırılara karşı savunmasızdır, ancak mevcut antivirüs yazılımları ve güvenlik duvarları bu riski azaltacak kadar gelişmiştir.
2. Programlama
Endüstriyel PC ile PLC arasındaki bir sonraki fark, programların nasıl geliştirildiği ve çalıştırıldığıdır. PLC'ler tipik olarak tarama tabanlı program yürütme uygularken, endüstriyel PC'ler tipik olarak olay güdümlü yazılımlardır. Örneğin, merdiven mantığı veya satıcıya özel diğer diller gibi PLC yazılım mantığı IEC 61131-2 standardında belirtilmiştir. Buna karşın endüstriyel PC'ler, C/C++/.NET gibi programlama dillerini kullanan iyi bilinen Windows veya Linux işletim sistemlerinde çalışır. Sonuç olarak, geliştiriciler arasındaki popülerlikleri nedeniyle endüstriyel PC'lerin programlanması daha kolaydır. Ayrıca C++ gibi genel amaçlı programlama dilleri sayesinde öğrenmesi için özel eğitim gerektiren merdiven mantığından çok daha fazla makine ve cihazla sistemin iletişim kurmasını sağlar.
3. Güvenlik
Güvenlik, fabrika otomasyonunun dezavantajlarından biridir ve ciddiye alınmadığı takdirde şirketlerin kaybedecek çok şeyi vardır. Endüstriyel sistemler iki temel güvenlik ilkesini dikkate almalıdır. İlk olarak, yetkisiz dış erişimden gelen saldırıları engelleyin. İkinci olarak, kullanıcının erişimi, haklarına veya atamalarına uygun olarak sınırlandırılmıştır. Geçmişte, PLC'lerin kötü amaçlı yazılım saldırılarına karşı bağışık olduğu biliniyordu. Ancak, Siemens PLC'lerinin güvenliği ihlal edildiğinde Stuxnet'te olduğu gibi, bazı saldırganlar PLC kötü amaçlı yazılımı geliştirmeye başladılar. Ancak, endüstriyel PC'ler kötü amaçlı yazılımlara karşı da savunmasızdır ve virüsten koruma yazılımı veya donanım modülleri ile kapsamlı koruma gerektirir. Bazı endüstriyel bilgisayarlar, verileri şifrelemek için ana kartta yerleşik bir TPM (Güvenilir Platform Modülü) 2.0 kullanır.
4. Kalite
Yapı kalitesi ile ilgili olarak, hem PLC'ler hem de endüstriyel PC'ler aşırı koşullarda çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Endüstriyel PC'ler, geleneksel masaüstü bilgisayarlardan veya iş istasyonlarından farklı olduğu için, Endüstriyel PC'ler çok sağlam ve dayanıklıdır. Aşağıda endüstriyel PC'lerin bazı endüstriyel özellikleri verilmiştir:
Fansız tasarım
Geniş sıcaklık aralığı
Şok ve titreşime dayanıklı
Yüksek IP derecelendirmesi
Genişletilebilir modüller
Eski teknolojileri destekleyen gelişmiş G/Ç
Yapı kalitesi açısından, PLC'ler ve endüstriyel PC'ler birlikte iyi gider. Ancak endüstriyel PC'ler, kompakt boyutlarından yararlanır. PLC'ler genellikle hantaldır ve sınırlı kurulum seçeneklerine sahiptir. Bazı PLC'ler, zayıf ısı dağılımı nedeniyle kurulum sırasında da aşırı ısınabilir. Endüstriyel PC'ler kıyaslandığında nispeten küçüktür ve VESA montajı, raf montajı ve DIN rayı seçenekleri dahil olmak üzere çeşitli montaj seçenekleriyle gelir. Ayrıca bazı endüstriyel PC'lerde ateşleme kontrol sistemi bulunur ve araçlarda kullanılabilir.
5. Genişletilebilirlik
Hem PLC'ler hem de endüstriyel PC'ler kontrol, izleme ve iletişim için çeşitli cihazları kontrol etmelidir. Bu nedenle, PLC'ler ve endüstriyel PC'ler, geleneksel teknolojiler de dahil olmak üzere birden çok COM bağlantı noktası ve diğer G/Ç işlevleriyle donatılmıştır. Bazı yaygın endüstriyel iletişim protokolleri CANbus, Modbus, Profibus, EtherCAT ve EhterNET/IP'dir. Bu teknolojiler çoğu PLC'de zaten yerleşiktir, ancak her ikisi de onları destekleyebilir. Öte yandan, endüstriyel PC'lerde çok yönlülüklerini artırmak için yerleşik genişletme yuvaları bulunur. Bu nedenle, endüstriyel PC'lerin işleyebilecekleri G/Ç işlemleri sayısı için daha yüksek bir eşiği vardır. Ayrıca endüstriyel PC'ler çeşitli COM, LAN, USB ve HDMI bağlantı noktalarıyla donatılmıştır. Bu özellikler, Endüstriyel PC'lerin yalnızca PLC'lerden değil, farklı ekipmanlardan gelen iş yüklerini birleştirmesine olanak tanır. Örneğin, bir endüstriyel PC kendi başına bir HMI uygulamasını çalıştırabilirken, bir PLC bir gösterge panelinde bir şey görüntülemek için ayrı bir HMI uygulaması gerektirir. Endüstriyel PC'leri daha da özel kılan, kablosuz ağ kartları, 5G modülleri, SSD sürücülerden GPU hızlandırıcılara kadar sayısız genişletmeyi destekleyebilmeleridir.
6. Bilgi işlem gücü ve depolama
PLC'ler, kontrolü otomatikleştirmek için güçlü kontrolörlerdir çünkü mikroişlemcileri belirli işlevleri yerine getirmek üzere tasarlanmıştır. PLC'ler, yüksek hızlı G/Ç ve küçük otomasyon uygulamalarını kolaylıkla işleyebilir. Ancak, otomasyon projeleri giderek daha gelişmiş hale geliyor ve daha fazla bilgi işlem kaynağı gerektiriyor. İşte burada endüstriyel PC'ler imdada yetişir. Endüstriyel PC'ler, yoğun bilgi işlem ve depolama açısından yoğun uygulamaları çalıştırabilen iş istasyonu bilgisayarları gibi daha fazla depolama alanı ve tam donanımlı işlemciler kullanır. Ayrıca, GPU'lar, TPU'lar, CPU'lar ve VPU'lar gibi performans hızlandırıcılarla endüstriyel bilgisayarlar, yapay görme uygulamalarıyla işbirliği içinde akıllı bir montaj hattındaymış gibi akıllı hesaplamalar yapabilir.
7. Maliyet
Kısacası, bir PLC ile bir IPC'nin maliyetinin karşılaştırılması, bir PLC'nin daha küçük uygulamalar için daha ucuz olduğunu, bir IPC'nin ise daha yüksek bir başlangıç maliyetine sahip olduğunu gösterir. Ancak uygulamalar daha karmaşık hale geldikçe ve daha fazla bilgi işlem kaynağı gerektirdikçe, bir PLC'nin toplam maliyeti endüstriyel bir PC'ninkini geçebilir. Bir PLC'nin ilk maliyeti daha düşük olmasına rağmen, ek işlem gücü veya çevre birimleri gerektiğinde fiyat katlanarak artar. Buna karşılık, Endüstriyel PC'lerin ön maliyetleri daha yüksektir, ancak işlem gücü yükseltmeleri ve ölçeklenebilirlik gerektiğinde çok daha ucuzdurlar.
Endüstriyel bir PC ve PLC nasıl seçilir
Endüstriyel otomasyon sisteminiz için programlanabilir bir kontrolör seçtiğinizde, hem PLC'lerin hem de endüstriyel PC'lerin yeri olmalıdır. PLC'ler, katı işlevlere sahip küçük otomasyon sistemlerini çalıştırmak için daha uygundur. Ek olarak, PLC'ler endüstriyel dağıtımlar için güvenilir, ekonomik ve son derece güvenilirdir. Öte yandan, endüstriyel PC'ler bilgi işlem kaynakları ve depolama konusunda yüksek talepler içeren çözümler için çok uygundur. Denetleyici çok yönlülüğü gerektiren karmaşık uygulamalar için endüstriyel bir PC'nin toplam sahip olma maliyeti (TCO) düşüktür. PLC'ler güvenlidir çünkü kablosuz bağlantıları yoktur, endüstriyel PC'ler en yeni siber güvenlik yazılımları sayesinde aynı derecede güvenlidir ve standart donanım çok güvenilirdir. Bazı uygulamalar, maliyetleri ve faydaları birbiriyle dengelemek için hem PLC'leri hem de endüstriyel PC'leri kullanabilir. Sonuç olarak, üretim sürecinizde hangi özelliklerin uygulandığına bağlıdır.
