Los PLC surgieron como producto de la era Industrial 3.0. Durante más de cinco décadas de desarrollo, la tecnología ha innovado continuamente y la gama de productos se ha ampliado constantemente. Como cerebro que controla los sistemas de producción industrial, los PLC reemplazaron a los relés utilizados anteriormente para controlar equipos de alta-potencia. Esta transición ahorró espacio de fabricación, redujo el consumo de energía y disminuyó la carga de trabajo de los ingenieros en el mantenimiento de equipos.
Actualmente, a medida que la fabricación industrial avanza hacia la Industria 4.0, las empresas manufactureras deben someterse a transformaciones y mejoras. Esto implica no sólo mejorar el nivel de automatización de los equipos de fabricación, sino también integrar la tecnología de Internet con los sistemas de control industrial. Al aprovechar los datos de los consumidores, se puede optimizar la gestión de la cadena de suministro y racionalizar la planificación de la producción en fábrica. En consecuencia, en la automatización industrial, el PLC, que actúa como "cerebro", desempeña un papel crucial en esta nueva ola de transformación industrial.
Los PLC actuales ya no son los PLC tradicionales
En pocas palabras, un PLC es una computadora dedicada al control industrial. Utiliza memoria programable para almacenar instrucciones, ejecutar lógica, secuenciar, cronometrar y funciones computacionales. A través de módulos de E/S analógicos o digitales controla diversos procesos mecánicos de producción. La CPU actúa como el cerebro del PLC, ejecuta programas de usuario mientras agrega, analiza y procesa información recopilada de otros módulos.
Las fábricas inteligentes cuentan con detección integral, toma de decisiones-optimizada y ejecución precisa, lo que permite operaciones de fabricación y gestión empresarial autónomas. Lograr una fabricación inteligente requiere controladores industriales multifuncionales y de alto-rendimiento. En entornos industriales anteriores, una sola pieza de equipo, segmento de proceso o línea de producción podía requerir múltiples controladores-por ejemplo, una plataforma de robot industrial que utilizaba un controlador de robot + PLC, o una unidad de mecanizado flexible que empleaba CNC + PLC. Las futuras fábricas inteligentes requerirán un único "cerebro" para controlar todas las unidades.
El Dr. Wei Rong Xiao, presidente de B&R Greater China, afirmó en una conferencia en línea que los PLC de hoy ya no son los PLC tradicionales. Señaló que los PLC tradicionales ejecutan múltiples tareas de forma secuencial, repitiendo el ciclo. Por el contrario, la nueva generación de PLC de B&R, basada en múltiples tareas dentro de un solo proyecto, divide el sistema en múltiples niveles de tareas. Cada tarea corresponde a un ciclo, con niveles de prioridad establecidos según la duración del ciclo.
Esto demuestra que los nuevos PLC no sólo ejecutan tareas lógicas simples, sino que son capaces de manejar procesos más complejos en líneas de producción. En situaciones de emergencia, las capacidades multitarea de los PLC de nueva generación evitan la necesidad de gestionar interrupciones, a diferencia de los PLC tradicionales. En otras palabras, los sistemas de producción industrial actuales requieren un PLC altamente inteligente como "cerebro".
Los expertos de la industria también señalan que los modernos sistemas PLC{0}}a gran escala son sistemas informáticos inherentemente distribuidos basados en buses de campo y redes de área local. La aplicación de tecnologías que admitan la computación distribuida basada en la nube-al control industrial revolucionará la arquitectura del sistema, los marcos técnicos, las formas de los productos y los métodos de aplicación. A medida que la fabricación avanza hacia la fabricación inteligente, quedan numerosos temas de investigación en el campo de los PLC.
¿Qué tipo de PLC cumple con los requisitos de la Industria 4.0?
En el contexto de la Industria 4.0, las redes de fábricas están evolucionando desde redes de área local cerradas a sistemas interconectados con entidades externas. En consecuencia, el modelo de comunicación de los PLC también debe adaptarse. Los sistemas de comunicación PLC pueden formar redes de control más complejas utilizando protocolos como Profinet, CC-Link o DeviceNet. Sin embargo, muchos PLC siguen siendo incompatibles con los lectores de códigos de barras, lectores RFID, sensores y cámaras industriales necesarios en las fábricas inteligentes. La fabricación inteligente depende de la adquisición de datos. Los datos de fábrica-incluida la gestión de materiales y el monitoreo de equipos-deben integrarse en los sistemas MES para proporcionar bases de hardware sólidas para una digitalización integral en la gestión de producción, logística, almacenamiento y marketing.
Esto revela importantes desafíos en el desarrollo de un PLC compatible con la Industria 4.0, pendientes de resolución por parte de los profesionales de I+D.
En primer lugar, debe manejar datos de producción masivos y algoritmos cada vez más complejos. En el marco de la fabricación inteligente, los PLC inevitablemente necesitan almacenar mayores volúmenes de datos de producción. Por un lado, la demanda de los consumidores por la personalización y la calidad de los productos está aumentando, lo que exige que las fábricas mejoren las técnicas de producción y reduzcan los costos de fabricación. En consecuencia, el sistema de control subyacente debe procesar grandes cantidades de datos de producción y relaciones lógicas. Por otro lado, el manejo de dichos datos impone mayores exigencias a los algoritmos detrás del hardware del PLC. El desarrollo de algoritmos robustos implica inherentemente importantes barreras técnicas.
En segundo lugar, la simplicidad del soporte del diseño del software de programación es crucial. A medida que aumentan las expectativas de los consumidores sobre los productos, la complejidad de la producción en las fábricas aumenta inevitablemente. Los PLC ahora deben realizar funciones como control PID, comunicación de red, cálculos de alta-velocidad, control de posición, registro de datos y visualización de texto. Esto significa que la dificultad de programación aumenta constantemente. Además, los lenguajes de programación de PLC varían según las diferentes marcas del mercado, lo que requiere que los ingenieros dominen varios idiomas. Desde la perspectiva de adquisición del usuario final-, un producto PLC verdaderamente práctico permite a los ingenieros aprender una vez y aplicar sus habilidades universalmente. Esto reduce los costos corporativos en capacitación de personal, consultoría técnica, depuración de sistemas y mantenimiento de software.
En tercer lugar, comprender los hábitos operativos de los ingenieros en escenarios de aplicaciones posteriores específicos. En el uso de PLC, los usuarios encuentran distinciones entre los llamados-sistemas japoneses y alemanes, cada uno con sus propias fortalezas en la programación de software. Como los PLC integran software y hardware, los diferentes escenarios de aplicación requieren los ajustes de software correspondientes. Además, los distintos escenarios dan lugar a distintos hábitos operativos entre los ingenieros. Por el contrario, los proveedores de PLC deben adaptar el software de PLC genérico para abordar estas preferencias operativas específicas de la industria-. Independientemente del sector, la programación de software para PLC en entornos de fabricación modernos prioriza cada vez más la simplicidad y la facilidad de operación.
Panorama competitivo del mercado PLC de China
Como el centro de fabricación más grande del mundo, China naturalmente cuenta con un uso masivo de PLC. El mercado nacional de PLC está dominado por marcas europeas, americanas y japonesas.
Entre las marcas europeas y americanas destacan Siemens, Rockwell y Schneider. Siemens destaca en productos de pequeña, mediana y gran-escala, estableciéndose como un proveedor principal en el mercado de PLC de China con una participación de mercado del 40,7% solo en 2016. Rockwell mantiene una posición de liderazgo en el segmento de PLC grandes, con una participación de mercado del 10,1%. Schneider, como proveedor-de PLC de larga data, ha mantenido constantemente una cuota de mercado de alrededor del 9 %. Entre las marcas japonesas destacan Mitsubishi y Omron. Aprovechando su relación costo-rendimiento y las ventajas del canal de mercado, mantienen un alto nivel de competitividad en el mercado interno.
Además, Delta-con sede en Taiwán, con su ventaja de alto costo-rendimiento, ha penetrado profundamente en el mercado OEM. Al buscar persistentemente soluciones integradas que combinan PLC con variadores de frecuencia y servovariadores, Delta ha sostenido un rápido crecimiento en las ventas del mercado.
En cuanto a los PLC nacionales, su desarrollo abarca casi 40 años. Esta historia se puede dividir en tres fases: el período de introducción, comprendido entre los años 1980 y 1990, cuando todos los PLC en el mercado eran marcas extranjeras; la fase inicial-de empresas nacionales de control industrial desde los años 1990 hasta 2000, cuando comenzaron a surgir marcas nacionales de PLC; y la fase de desarrollo de marcas nacionales de PLC después de 2000.
Las marcas nacionales comenzaron con pequeñas PLC, que tienen barreras técnicas más bajas, y aprovecharon sus ventajas localizadas para lograr un rápido crecimiento. En los últimos años, han logrado importantes avances en el mercado de PLC de tamaño medio-.
Conclusión
Los PLC son componentes indispensables de la automatización de fábricas y el control de procesos industriales. En la era de la fabricación inteligente, las mayores demandas sobre el rendimiento de los PLC son inevitables, lo que requiere un rediseño fundamental que abarque un control de alto-rendimiento, interoperabilidad, comunicación segura, operación multiplataforma-y preparación para el futuro-. Desde una perspectiva de mercado, las PLC enfrentan barreras de canal. El mercado para un único producto PLC de empresas de automatización industrial suele tener un techo invisible. Tomando como ejemplo las marcas extranjeras-de alto nivel: primero, aproveche sus propias fortalezas para identificar puntos de entrada adecuados; en segundo lugar, después de obtener el reconocimiento de los clientes, mejorar gradualmente la I+D de los productos de la cadena industrial, transformándose de un único proveedor a un proveedor de soluciones; Por último, aprovechar la acumulación tecnológica y las ventajas de la marca para convertirse en un proveedor integral que abarque los mercados de gama media-a-alta-.