למרות שבעולם הבקרה אין הכרזות על מוצרים חדשים מדי שבוע, כפי שאולי אנו רגילים לראות בעולם הטלפונים הניידים והטבלטים, ניתן להצביע על מספר מגמות שמניעות את ההתפתחויות בתחום.
מבין שלל ההתפתחויות והמגמות בתחום, אפשר להצביע על מספר מגמות מרכזיות שלהן ההשפעה הרבה ביותר על המוצרים שנראה בשנים הקרובות.
המוצר כפלטפורמה
מודולריות היא מילת המפתח שנשמעת תדיר בקרב הדרישות המגיעות מן הלקוחות. קצב הפיתוח והייצור המהירים, מכתיבים דרישות משתנות ודורשות מן היצרנים את המירב הגמישות האפשרית. כך, יצרני מערכות הבקרה, נדרשים לספק מוצרים שהם יכולים לעבוד במצב של stand alone מצד אחד, או כחלק משולב במערכת בקרה כוללת. יתרה מזאת, גם הבקרים עצמם נדרשים להיות מתוכננים כ”אבני בניין” – עם יכולת לשנות פונקציונליות באמצעות הוספת רכיבים, כרטיסים וממשקים – הכל כדי להעניק את מקסימום מרחב התמרון למפתח וכדי לתת את מירב האפשרויות לשילוב הרכיבים במערכת קיימת.
תקשורת, תקשורת, תקשורת
האצת קצבי התקשורת הזמינים, עלייה ברמת האמינות ויכולות העיבוד הגבוהות, מציבים את התקשורת כשחקן מפתח בתחום הבקרה. העלייה במהירות התקשורת משפיעה על מבנה מערכת הבקרה שכן כעת, קיימת אפשרות ממשית ליצור חיבוריות מלאה בין כל שכבות המידע בתהליך הייצור – מהרמות הגבוהות ביותר של התכנון והבינה העסקית ועד לרמת השליטה במערכות הבקרה וההנעה. בנוסף, איכות התקשורת מאפשר לבצע סגירת חוגים ברמות הקרובות יותר ויותר “לברזלים” – בנוסף למיקום והמהירות, ניתן גם לבצע סגירת חוג גם ברמת הזרם וה-torque.
הקרב על תקן התקשורת המנצח נמצא עוד בעיצומו – על הבכורה מתמודדים profinet, powerlink, ethercat, mechatrolink ואף internetip, כאשר לכל אחד מן הממשקים יתרונות משל עצמו ופופולריות בקרב אזורים גיאוגרפיים בעולם, אולם נראה כי בסופו של דבר, הקרב על התקינה יוכרע בשטח – ינצח הפרוטוקול שלו את מירב הההתקנים המחוברים אליו.
השיפור הדרמטי בתקשורת, בשילוב עם צמיחת מחשבי הטבלט והשיפור בקצבי העיבוד מביאים לשינוי נוסף באופן שבו מתופעלות מערכות הבקרה. מכשירי הקצה הנפוצים והזמינים בשוק – המחשב הנייד, הטבלט והטלפון – משלבים ניידות, רמת ביצועים גבוהה, פונקציונליות מגוונת, ממשק גרפי מפותח ומחיר נמוך ובכך הופכים לאבני בניין בממשקי HMI החדשים למערכות הבקרה. אמנם מוקדם מדי להספיד את יצרני מערכות ה-HMI התעשייתיות, אבל זמינות מסכי המגע בצירוף כוח עיבוד חזק וממשק ידידותי למשתמש, בצירוף תקשורת אמינה, תאפשר בניית מערכת שליטה מבוזרת, הניתנת לתפעול כמעט מכל מכשיר כף יד מודרני.
כך, ניתן יהיה לראות מערכות בקרה עם יכולות שליטה מרוחקת מפותחות יותר ועם נגישות רבה יותר, מבלי לקבע את יכולת הגישה למערכות מסוג זה או אחר. תוצר הלוואי של מגמה זו הוא היכולת לאבטח את המערכת והוספה של שכבות לגישה מורשית – דבר שיציב אתגר רב למתכנני מערכות בקרה המוגדרות כרגישות מבחינה בטיחותית או בטחונית.
אינטגרציה ורסטליות ונגישות
רכיבי מערכות הבקרה יתמקמו על הספקטרום הרחב שבין המכשיר ה”פשוט” המתמה בביצוע פעולות בקרה מוגדרות אבל אינו כולל פונקציונליות רחבה וסוגי ממשקים לבין רכיבים מורכבים אשר כוללים בתוכם, יכולת נגישות, פונקציונליות מורחבת, רכיבי תקשורת ובמידה רבה יוכלו לתפקד כמערכת בקרה שלמה – עם יכולת שליטה מרחוק, מערכת מובנית לשינוי פרמטרים, ממשק נגישות ידידותי (באמצעות שרת אינטרנט מובנה וממשק מבוסס דפדפן).
כוח למתכנן ולמפתח
ללא כל קשר לרמת התחכום של הרכיב, יכולת ההתאמה האישית תלך ותתפתח כדי לאפשר למתכננים ולאנשי הפיתוח את מירב היכולת לשליטה בפרמטרים של המערכת, לתכנן מערכות בקרה מתוחכמות יותר ולהוסיף תוכנות וקוד לצורך שילוב רכיבי הבקרה וההנעה במערכות הייצור הכוללות. כך, בנוסף לרובד השליטה והבקרה ברכיבים, ניתן לנצל את היכולות ההמתקדמות (שתשולבנה ברכיבים) כדי לתת היזון חוזר למערכות הבקרה הייצוריות ולאפשר ניצול יעיל יותר של המכונות ואמצעי הייצור. תקשורת מהירה ואמינה ועלייה בכוח העיבוד מעניקים למפתחים דרגות חופש נוספות בעת תיכנון מערכות בקרה.
כך, בשנים האחרונות אנו מזהים מגמה של התרחקות ממודל המוצר כ”קופסא שחורה” שבה אין למפתח יכולת התאמה ונגישות למצב שבו למתכננים ולמפתחים יש את היכולת להוסיף שינויים והתאמות כמעט בכל רמה של המערכת. במקביל, למפתח יש את היכולת לשמר את הפונקציונליות המובנית – תכונות, תקשורות, ממשקים – כפי שסופקו על ידי יצרני רכיבי הבקרה. בכך מתאפשרת רמת חופש נוספת, ברמת הפיתוח, שבה המתכנן יכול להתמקד רק בתחום רלוונטי שמעניין אותו ושבו הוא מעונין לבצע התאמות או שינויים.
כדוגמה, מעניין לבחון את בקרי MP3200 של חברת יאסקווה, שמציגים את הכיוונים שתיארנו לעיל. הבקר עצמו הוא מודולרי ובעל מעבד חזק וזיכרון מובנה המאפשרים תמיכה ב-32 צירים. יחד עם זאת הוא כולל מגוון רחב של ממשקים, יכולת התאמה גמישה למגוון ממשקי תקשורת וכן שילוב מובנה למערכות מבוססות vision וכמובן לתפעול ובקרה של רובוטים תעשייתיים.
תקשורת, כוח עיבוד וגמישות מירבית בהתאמה ותכנון מביאים את מערכות הבקרה קרוב מאוד לתפיסת “קוביות לגו” שנותנת את מירב היכולות למפתח ומאידך להצגת מוצרים יעילים יותר, חזקים ובעלי ביצועים ובכן בהרחבת טווח הפעילות והביצועים של מערכות הבקרה.
מאת: אלכס פינקלשטיין, חברת יאסקווה ישראל
