Dentro de las máquinas:PC frente a PLC:comparación de opciones de control

T La década de 1970 vio la introducción de los PLC o controladores lógicos programables , que cambiaría para siempre la forma en que se logra la automatización en entornos industriales. Conocido por su rugge d diseño e implementación escalable, el PLC fue adaptado por todos los principales fabricantes y hasta el día de hoy es la norma para la automatización industrial. Allen-Bradley, Omron, Siemens, AEG, etc. se convirtieron en líderes en PLC fabricación, y pronto los controladores tenían la capacidad de procesamiento de una computadora mientras soportaban duras condiciones industriales.

No fue hasta la década de 1990 cuando el renovado interés por las computadoras personales comenzó a ganar terreno. La razón principal fue el aumento de la velocidad del procesador, la reducción del tamaño y la tendencia a la baja del costo. Las industrias también comenzaron a incorporar PC en sus plantas debido al nivel de control de supervisión que brindaban sobre otras máquinas, incluidos los PLC.

Sin embargo, hoy en día, tanto los PLC como las PC han desarrollado características similares, lo que ha dificultado que los ingenieros de control decidan qué producto usar. Echemos un vistazo a las funcionalidades principales de estos dos productos.

PLC fueron diseñados como una alternativa más aerodinámica, reducida, altamente flexible y resistente a los paneles de relés y cajas de interruptores. Generalmente se le asignaban tareas específicas, las cuales eran preprogramadas y luego ejecutadas. Sin embargo, la personalización era otro factor que los PLC tenían que proporcionar, por lo que se seleccionó un lenguaje y una estructura únicos para todas las actividades de programación. Conocido como “lógica de escalera” , esto permitió una rápida personalización en el código según la situación. Además de todo esto, los PLC también tuvieron que soportar la peor parte de las radiaciones electromagnéticas, las vibraciones y la contaminación. Con el paso del tiempo, los PLC también tuvieron que mantenerse al día con las tecnologías en desarrollo. Próximamente, conexiones ethernet, controles de proceso PID y la seguridad integrada pasó a formar parte de los PLC y se sumó a su larga lista de funciones.

Las PC eventualmente desarrollaron características que las pusieron en línea con los PLC en términos de funcionalidad. Además, conservaron su robustez y personalización debido a la disponibilidad de ranuras para tarjetas y puertos. El poder de procesamiento de las PC a menudo era mayor que el de los PLC, ya que contenían un kernel en tiempo real, lo que le permitía realizar tareas críticas en el tiempo e implementar algoritmos de control.

El objetivo final es un control robusto, eficiente y fiable sobre los activos industriales y, por lo tanto, todas las credenciales de PLC y PC deben compararse para obtener una mejor comprensión y una conclusión lógica.

Operación

Los PLC estándar están integrados con un sistema de operación en tiempo real que utiliza un procesador dedicado para garantizar un alto grado de confiabilidad durante las operaciones de control. El sistema operativo de un PLC está diseñado específicamente para llevar a cabo tareas relacionadas con el control y, por lo tanto, no hay necesidad de utilidades como programas antivirus o limpiadores de registro. En efecto, esto aumenta el rendimiento de procesamiento del sistema, lo que garantiza que se utilicen más ciclos de procesamiento para monitorear parámetros cruciales.

Las PC también están diseñadas con kernel en tiempo real y un sistema operativo asociado, lo que las coloca frente a frente con los PLC en términos de capacidades de procesamiento. La confiabilidad de las PC se vio afectada ya que las experiencias anteriores con fallas del sistema eran bastante comunes. Sin embargo, esta limitación pronto se eliminó con un sistema operativo más simple que se creó especialmente para su uso en industrias.

Por lo tanto, los PLC y las PC están actualmente al mismo nivel en términos de operación.

Integración de hardware

Los requisitos industriales de hoy ya no son similares a los requisitos de hace 20 años. Tanto los PLC como las PC son necesarios para controlar una gran cantidad de dispositivos de comunicación, supervisión y control y, por lo tanto, deben tener suficientes capacidades de expansión. Los protocolos de comunicación industrial conocidos incluyen Profbus, CANbus, Modbus, EtherCAT, EtherNET/IP, etc.

Aunque tanto el PLC como la PC ofrecen estas opciones de bus de campo, el PLC tiene todas estas capacidades integradas de manera predeterminada. Por el contrario, una PC puede requerir una tarjeta de expansión para admitir un protocolo específico. Pero la mayor cantidad de ranuras de expansión en las PC significa que es posible una mayor personalización y se puede utilizar una amplia variedad de interfaces para la operación.

Esto coloca a las PC por delante de los PLC cuando se trata de tareas de manejo como imágenes avanzadas de alta resolución u otras con múltiples requisitos de procesamiento inesperados. Además, si se van a realizar tareas que demandan memoria usando un PLC, entonces se deberá instalar un PLC industrial complementario para mantenerse al día con los parámetros dinámicos y las conexiones.

Seguridad

El ciberespionaje siempre ha ido en aumento debido a la mayor conectividad entre dispositivos. La seguridad industrial es fundamental para garantizar un tiempo de actividad continuo y la máxima productividad. Hay dos dimensiones básicas de seguridad que deben preocupar a un PLC/PC:

• Bloqueo de accesos no autorizados de ataques externos
• Limitar el acceso de los usuarios según sus derechos/designación

Tradicionalmente, se ha pensado que los PLC son inmunes a los ataques de malware y esto es cierto hasta cierto punto. Los PLC tienen un sistema operativo dedicado y una funcionalidad limitada, lo que los pone en menor riesgo de ataques en comparación con las PC. Sin embargo, episodios recientes como el de “Stuxnet”, un malware dirigido a los PLC de Siemens, han hecho mella en la reputación del PLC como inmune a los virus. Aún así, los casos registrados de tales ataques son extremadamente limitados. En comparación, las PC son extremadamente vulnerables a los ataques de malware y requieren protección y monitoreo antivirus de primera línea.

Programación

El entorno y el lenguaje de programación son cruciales para obtener una eficiencia óptima, ya sea desde un PLC o una PC. Una de las principales diferencias entre un PLC y una PC es la forma en que se desarrollan y ejecutan los programas. Un PLC generalmente sigue una ejecución de programa basada en escaneo, mientras que el software de PC suele estar controlado por eventos. Los diferentes estilos de ejecución, a su vez, se traducen en diferentes filosofías de programación.

Los PLC se programan utilizando lenguajes especificados en el estándar IEC 61131-3 , es decir, lógica de escalera o lenguaje propietario del proveedor. En comparación, los programas basados ​​en PC usan lenguajes como C/C++/.NET. Ningún idioma puede denominarse mejor que otro, ya que depende únicamente de la experiencia del programador. Pero debido a la creciente tendencia de soluciones y cursos basados ​​en PC, es más probable que un programador encuentre que C/C++/.NET es más flexible en comparación con la lógica de escalera.

Discusiones de costos

Este puede ser el último tema en discusión, pero es uno de los más importantes. Los problemas de automatización y control de hoy en día son multidimensionales y se pueden resolver de más de una manera. Ambas soluciones basadas en PC o basadas en PLC son elegibles para algunas aplicaciones, sin embargo, la principal limitación que resulta perjudicial es el costo asociado con estas soluciones.

• Rendimiento frente a costo

El costo inicial de una solución basada en PC puede ser más alto que el de una de PLC, pero siempre que sea necesario procesar cálculos exigentes y cargas de red complejas, un programa basado en PC es más costoso. -eficaz. En comparación, los PLC pueden ser inicialmente baratos, pero a medida que aumenta la potencia de procesamiento, su costo sigue una tendencia exponencial.

• Expandibilidad vs. Costo

Las PC tienen un costo más alto que los PLC cuando no es necesario agregar periféricos externos, ya que los PLC generalmente admiten equipos industriales estándar. Sin embargo, cuando una solución requiere una gran cantidad de controles externos, una solución basada en PC es mucho más adecuada que una basada en PLC.

• Robustez frente a costo

Los PLC no requieren un exceso de equipo de protección para aumentar su robustez y blindaje. En comparación, una PC puede requerir una inversión considerable para protegerla de los efectos del entorno hostil para garantizar el máximo tiempo de actividad.

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