PLC و یا کنترل کننده منطقی برنامه‌پذیر از زمان پیدایش خود از قرن بیستم، نقش حیاتی و محوری در اتوماسیون صنعتی ایفا کرده است. با پیشرفت روز افزون تکنولوژی، می‌توان گفت آینده PLCها بسیار نویدبخش خواهد بود. این تجهیز امکان سازگاری به طور مستمر را با فناوری‌های نوظهور دارد و باعث افزایش کارایی و بهره‌وری صنایع می‌شود. در این مقاله به بررسی تحولات آتی در فناوری PLC می‌پردازیم که شامل ادغام با هوش‌مصنوعی، اینترنت اشیاء، محاسبات ابری و همچنین بهبود چشمگیر در امنیت سایبری، انعطاف‌پذیری، پایداری و ارگونومی صنعتی می‌شود.

آینده و تکامل PLC

به طور کلی PLC نقش حیاتی در خطوط صنعتی دارد و همچنین می‌توان ادعا داشت که مهم‌ترین وظیفه را در اتوماسیون خودکار را برعهده دارد. این دستگاه جهت برقراری ارتباط، نظارت و کنترل فرآیندهای خودکار در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. با ظهور تکنولوژی‌های ارتباطی و کنترلی جدید، می‌توان شاهد تاثیر بسیاری در PLCهای صنعتی بود و می‌توان انتظار داشت که این کنترل کننده‌های صنعتی می‌توانند به عنصر مرکزی عملیات و بهینه‌ساز فرآیندهای صنعتی تبدیل شود. در ادامه به تاثیرات احتمالی تکنولوژی بر این دستگاه و آینده اتوماسیون صنعتی می‌پردازیم.

تاثیر هوش مصنوعی و ماشین لرنینگ بر اتوماسیون صنعتی

ادغام هوش مصنوعی با PLCها، اتوماسیون صنعتی هوشمند، متحول شده و سیستم‌ها می‌توانند عملیات را براساس بازخود داده‌های لحظه‌ای به صورت فعال و پویا تنظیم کنند. استفاده از AI در PLC می‌تواند خطوط تولید را با یادگیری از داده‌های عملکردی گذشته، بهینه‌سازی کند. همچنین به طور خودکار مشکلات سیستم را تشخیص داده و عیب‌یابی انجام دهد. همچنین با بهره‌مندی از PLC مجهز به هوش مصنوعی، نگهداری پیش‌بینانه و تعمیر PLC تسهیل پیدا می‌کند چراکه می‌تواند مشکلات تجهیزات را شناسایی کرده و زمان توقف را به طور چشم‌گیری کاهش داده و کارایی کلی فرآیندها را افزایش می‌دهد.

در جدیدترین مطالعات انجام شده، نشان داده شده که در یک صنعت خودروسازی استفاده از PLC مجهز به هوش مصنوعی توانسته است کارایی تولید ( مانند سرعت تولید، دقت و استفاده بهینه از منابع) را تا 5 درصد افزایش دهد. همچنین با تشخیص ایستگاه‌های کم کارکرد و یا ناکارآمد و مناطقی که به منابع انسانی بیشتری نیاز دارند، باعث تخصیص 20 درصدی مجدد نیروی کار شده است.

تاثیر اینترنت اشیاء صنعتی و محاسبات لبه‌ای بر PLC

استفاده از اینترنت اشیاء (IIoT) در سیستم‌های PLC، می‌تواند ارتباطات بی‌وقفه و بدون مشکل را بین تجهیزات یک سیستم صنعتی را فاهم نماید. از طرفی با همگرایی PLC و IIoT و همچنین پردازش داده‌ها با محاسبات لبه‌ای (Edge Computing)، تصمیم‌گیری کنترلر با داده‌های لحظه‌ای بوده، درنتیجه افزایش کارایی عملیاتی و کاهش ضایعات را در خطوط اتوماسیون به‌دنبال دارد.

یکپارچگی سیستم صنعتی با پردازش ابری

با استفاده از پردازش ابری در پی ال سی، دسترسی به داده‌ها و مقیاس‌پذیری را افزایش داده و تحلیل متمرکز اطلاعات و عملیات مبتنی بر آن‌ها را بسیار آسان‌تر می‌کند. استفاده از این تکنولوژی در اتوماسیون صنعتی تبادل داده را بسیار سریع‌تر کرده و به جهت نظارت، تحلیل و تصمیم‌گیری از راه دور بسیار کارآمدتر می‌کند. همچنین نیاز به زیرساخت IT در محل را کاهش می‌دهد که کاهش هزینه‌های اضافی را در پی دارد.

PLC های مجازی (Virtual PLCs)

PLC  مجازی یا vPLC یک تغییر اساسی در نگاه به سیستم‌های کنترل صنعتی ایجاد کرده‌اند. در این مدل، نرم‌افزار منطق کنترل به طور کامل از سخت‌افزار خاص خودش جدا می‌شود. به بیان ساده‌تر، دیگر لازم نیست منطق کنترل حتماً روی یک دستگاه فیزیکی PLC نصب باشد، بلکه می‌تواند روی سرورهای معمولی یا در مراکز داده اجرا شود. شرکت‌های بزرگی مانند آئودیاز سیستم‌های PLC غیرمتمرکز سنتی فاصه گرفته‌اند و  پی ال سی مجازی که مبتنی بر سرور  هستند را در مراکز داده قرار داده‌اند. این تصمیم از جهات مختلفی به نفع این شرکت است چراکه فرآیند نگهداری ساده‌تر می‌شود، زمان‌توقف کاهش پیدا کرده و امکان مقیاس‌پذیری سیستم‌ها را فراهم نموده است. باید افزود که کنترلر مجازی هنوز در مراحل اولیه توسعه می‌باشد و از نطر بلوغ فناوری، هنوز در سطح پایینی قرار دارند.

ویژگی‌های PLCهای آینده

  • افزایش امنیت سایبری: با افزایش امکان اتصال‌پذیری، خطر حملات سایبری به سیستم‌های کنترل صنعتی بیشتر می‌شود. درنتیجه نسل بعدی PLC با ویژگی‌های امنیتی قوی‌تری طراحی می‌شوند.
  • کنترلر کوچکتر ،سریع‌تر و قدرتمندتر: با پیشرفت تکنولوژی، سرعت پردازش و فضای ذخیره‌سازی حافظه بالاتر می‌رود درحالی که PLC همچنان کوچکتر، سریع‌تر و قدرتمندتر می‌شود.
  • پیشرفت طراحی ماژولار: همواره تمرکز طراحان PLC بر افزایش انعطاف‌پذیری و مقایاس‌پذیری آن‌ها می‌باشد. پس می‌توان انتظار داشت که امکان سفارشی‌سازی دستگاه‌ها آسان‌تر و قابلیت همکاری پیشرفته فراهم شود.
  • پایداری و بهره‌وری انرژی: در راستای روند جهانی به سمت شیوه‌های پایدار و پیاده‌سازی الگوریتم‌های بهینه مصرف انرژی، احتمالا طرای PLCهای جدید با کاهش ضایعات و پشتیبان ابتکارات نوین بهینه‌ساز مصرف انرژی خواهند بود.
  • یکپارچگی PLC و PAC: با ادغام PLC با فناوری‌های پیشرفته تجهیزی مانند PAC (Programmable Automation Controller) که به عنوان کنترل‌کننده اتوماسیون برنامه‌پذیر شناخته می‌شود، قابلیت‌های پی ال سی نیز ارتقا یافته و عملکرد بهتری در مدیریت اتوماسیون‌های پیچیده می‌تواند داشته باشد.

چالش‌های PLC آینده

با اینکه vPLCs مزایای زیادی مثل کاهش هزینه سخت‌افزار، مدیریت متمرکز و انعطاف‌پذیری بالا دارند، ولی چند مانع مهم وجود دارد:

  • ابهام پشتیبانی: چون یک سیستم vPLC ممکن است از نرم‌افزار و سخت‌افزار چندین شرکت مختلف تشکیل شده باشد، وقتی مشکلی پیش می‌آید، مشخص نیست مسئولیت حل مشکل با کدام شرکت است. این باعث نگرانی مشتریان درباره پشتیبانی و خدمات پس از فروش می‌شود.
  • مقاومت در برابر تغییر: کارمندان بخش OT (فناوری عملیات) سال‌ها با  PLCهای سخت‌افزاری سنتی کار کرده‌اند و حالا برای کار با  vPLCها باید مهارت‌های جدید IT یاد بگیرند، مثل کار با سرورها، شبکه‌ها و مجازی‌سازی. این تغییر برای برخی از نیروها دشوار یا حتی ناخوشایند است.
  • مسیر تکامل: در حال حاضر vPLCs هنوز کامل و بالغ نشده‌اند و بیشتر در مراحل ابتدایی توسعه هستند. اما روند پیشرفت به سمتی می‌رود که vPLCs بتوانند یک جایگزین کامل و یک‌به‌یک برای PLCهای سخت‌افزاری شوند.

شرکت‌های بزرگی مثل Siemens، CODESYS و Phoenix Contact در حال سرمایه‌گذاری و توسعه محصولات پیشرفته‌تر در این حوزه هستند تا محدودیت‌های فعلی مثل سرعت کنترل، گواهینامه‌های ایمنی و پشتیبانی از وظایف پیچیده برطرف شود.