ความแตกต่างระหว่างคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมกับ PLC

ระบบอัตโนมัติเป็นหนึ่งในกุญแจสำคัญในการเพิ่มผลผลิตและลดต้นทุนการผลิต ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี เช่น รีเลย์ PLC และพีซีอุตสาหกรรม (IPC) กำลังขับเคลื่อนระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม ซึ่งกำลังเปลี่ยนวิธีที่เครื่องจักรและผู้คนโต้ตอบกัน บทความนี้จะกล่าวถึงฮาร์ดแวร์ระบบควบคุมรองที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม PLC และพีซีอุตสาหกรรม นอกจากนี้ เราจะหารือเกี่ยวกับประเภทของระบบควบคุมคู่ที่อาจเหมาะสมที่สุด โดยขึ้นอยู่กับความต้องการของแอปพลิเคชันของคุณ

PLC คืออะไร?

ตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ (PLC) ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายเพื่อทำให้กระบวนการอัตโนมัติในโรงงานผลิต ย้อนกลับไปในทศวรรษที่ 1970 PLC เป็นผู้เปลี่ยนเกมในระบบอัตโนมัติ PLC ได้รับการออกแบบมาเพื่อแทนที่แผงไฟฟ้าและกล่องรวมสัญญาณ เมื่อเวลาผ่านไป PLC ได้รับการอัปเกรดให้มีการออกแบบที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น ฟังก์ชันการทำงานที่ปรับขนาดได้ และระบบที่ตั้งโปรแกรมได้ นอกจากนี้ ภาษาโปรแกรมสำหรับ PLC (เรียกว่าแลดเดอร์ลอจิก) ยังช่วยให้ปรับแต่ง PLC สำหรับระบบอัตโนมัติของเครื่องจักรได้อย่างยืดหยุ่น ความน่าเชื่อถือและความอเนกประสงค์นี้ทำให้ PLC เป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับการเปลี่ยนรีเลย์และกล่องรวมสัญญาณแบบเก่า

คอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมคืออะไร?

ในกระบวนการพัฒนาวงจรไมโครเซมิคอนดักเตอร์แบบทวีคูณนั้นมีการพัฒนาคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (PC) ด้วย เมื่อชิปคอมพิวเตอร์มีประสิทธิภาพมากขึ้น มีขนาดเล็กลง และราคาถูกลง คอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมจึงเข้ามามีบทบาทในอุตสาหกรรมระบบอัตโนมัติ พีซีอุตสาหกรรมสามารถให้การควบคุมดูแล PLC แต่มีปริมาณงานที่มากขึ้น เช่น HMI, เกตเวย์, แอปพลิเคชัน AI เป็นต้น พีซีอุตสาหกรรมสามารถรวมปริมาณงานเหล่านี้เข้ากับตัวเร่งประสิทธิภาพ เช่น GPU, TPU, VPU, NVMe SSD และอื่นๆ ความสามารถในการรวมปริมาณงานช่วยลดพื้นที่ฮาร์ดแวร์ในโรงงาน คอมพิวเตอร์ทั่วไปและคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมมีส่วนประกอบพื้นฐานที่คล้ายกันมาก เช่น CPU, RAM, SSD และ GPU อย่างไรก็ตาม พีซีอุตสาหกรรมถูกสร้างและออกแบบมาให้ทนทานต่อสภาวะแวดล้อมที่รุนแรง ตั้งแต่อุณหภูมิที่ร้อนจัดไปจนถึงแรงกระแทกและแรงสั่นสะเทือน พีซีทั่วไปพังเร็วมากเมื่อสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง วัสดุการออกแบบและการก่อสร้างบางส่วนที่ทำให้พีซีอุตสาหกรรมมีความทนทานสูง ได้แก่ การออกแบบที่ไม่มีพัดลม เคสแบบชิ้นเดียว และวัสดุเกรดอุตสาหกรรม นอกจากนี้ยังมีการใช้คอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมอย่างแพร่หลาย พวกเขาไม่เพียงรองรับเทคโนโลยีล่าสุดเท่านั้น แต่ยังรองรับเทคโนโลยีแบบดั้งเดิมที่ใช้กันทั่วไปในระบบอัตโนมัติในโรงงาน เช่น พอร์ตอนุกรม, COM, ตัวเชื่อมต่อ M12, DIO, GPIO เป็นต้น ซึ่งนำไปสู่การเติบโตอย่างรวดเร็วของพีซีอุตสาหกรรมในระบบอัตโนมัติในโรงงาน

คอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมกับ PLC ต่างกันอย่างไร?

1. การดำเนินการ

PLC มาพร้อมกับระบบปฏิบัติการแบบเรียลไทม์ที่ตรวจสอบอินพุตจากอุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออย่างต่อเนื่อง จากนั้นดำเนินการคำสั่งการตัดสินใจตามโปรแกรม นอกจากนี้ ระบบปฏิบัติการ (OS) ของ PLC ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อทำหน้าที่ควบคุม ดังนั้น โดยทั่วไป PLC จึงไม่ต้องการโปรแกรมป้องกันไวรัสหรือโปรแกรมล้างรีจิสทรี ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการประมวลผลระหว่างการทำงาน

พีซีอุตสาหกรรมสามารถทำงานเช่นเดียวกับ PLC แต่ระบบปฏิบัติการอนุญาตให้รันแอปพลิเคชันและโปรแกรมต่างๆ ที่ PLC ไม่สามารถทำได้ ด้วยความสามารถเหล่านี้ IPC จึงถูกนำมาใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการจัดการมากกว่า พีซีอุตสาหกรรมสามารถรวมเวิร์กโหลด ช่วยลดภาระของฮาร์ดแวร์ อย่างไรก็ตาม ระบบปฏิบัติการ IPC เช่น Windows และ Linux มีความเสี่ยงต่อการโจมตีทางไซเบอร์ แต่ซอฟต์แวร์ป้องกันไวรัสและไฟร์วอลล์ที่มีอยู่นั้นก้าวหน้าพอที่จะลดความเสี่ยงนี้ได้

2. การเขียนโปรแกรม

ข้อแตกต่างต่อไประหว่าง Industrial PC และ PLC คือวิธีพัฒนาและรันโปรแกรม โดยทั่วไปแล้ว PLC จะใช้การดำเนินการโปรแกรมแบบสแกน ในขณะที่พีซีอุตสาหกรรมโดยทั่วไปจะเป็นซอฟต์แวร์ที่ขับเคลื่อนด้วยเหตุการณ์ ตัวอย่างเช่น ลอจิกซอฟต์แวร์ PLC ระบุไว้ในมาตรฐาน IEC 61131-2 เช่น ลอจิกแลดเดอร์หรือภาษาเฉพาะของผู้จำหน่ายอื่นๆ ในทางตรงกันข้าม พีซีอุตสาหกรรมทำงานบนระบบปฏิบัติการ Windows หรือ Linux ที่รู้จักกันดีโดยใช้ภาษาโปรแกรม เช่น C/C++/.NET ดังนั้น พีซีอุตสาหกรรมจึงตั้งโปรแกรมได้ง่ายกว่าเนื่องจากความนิยมในหมู่นักพัฒนา นอกจากนี้ยังช่วยให้ระบบสามารถสื่อสารกับเครื่องจักรและอุปกรณ์ต่างๆ ได้มากกว่าแลดเดอร์ลอจิก ซึ่งจำเป็นต้องได้รับการฝึกฝนเป็นพิเศษในการเรียนรู้ ต้องขอบคุณภาษาโปรแกรมที่ใช้งานทั่วไป เช่น C++

3. ความปลอดภัย

ความปลอดภัยเป็นหนึ่งในข้อเสียของระบบอัตโนมัติในโรงงาน และหากไม่ดำเนินการอย่างจริงจัง บริษัทต่างๆ จะต้องสูญเสียหลายอย่าง ระบบอุตสาหกรรมต้องคำนึงถึงหลักความปลอดภัยพื้นฐาน 2 ประการ ขั้นแรก บล็อกการโจมตีจากการเข้าถึงภายนอกที่ไม่ได้รับอนุญาต ประการที่สอง การเข้าถึงของผู้ใช้ถูกจำกัดตามสิทธิ์หรือการมอบหมาย ในอดีต เป็นที่ทราบกันดีว่า PLC สามารถป้องกันการโจมตีจากมัลแวร์ได้ อย่างไรก็ตาม ผู้โจมตีบางรายได้เริ่มพัฒนามัลแวร์ PLC เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นกับ Stuxnet เมื่อ Siemens PLC ของพวกเขาถูกบุกรุก อย่างไรก็ตาม พีซีอุตสาหกรรมก็มีความเสี่ยงต่อมัลแวร์เช่นกัน และต้องการการป้องกันที่ครอบคลุมด้วยซอฟต์แวร์ป้องกันไวรัสหรือโมดูลฮาร์ดแวร์ คอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมบางรุ่นใช้ TPM (โมดูลแพลตฟอร์มที่เชื่อถือได้) 2.0 ที่ติดตั้งในเมนบอร์ดเพื่อเข้ารหัสข้อมูล

4. คุณภาพ

เกี่ยวกับคุณภาพการสร้าง ทั้ง PLC และพีซีอุตสาหกรรมได้รับการออกแบบมาให้ทำงานในสภาวะที่รุนแรง เนื่องจากพีซีอุตสาหกรรมแตกต่างจากเดสก์ท็อปหรือเวิร์กสเตชันทั่วไป พีซีอุตสาหกรรมจึงแข็งแกร่งและทนทานมาก ด้านล่างนี้คือลักษณะทางอุตสาหกรรมบางประการของพีซีอุตสาหกรรม:

การออกแบบที่ไม่มีพัดลม

ช่วงอุณหภูมิกว้าง

ทนต่อแรงกระแทกและแรงสั่นสะเทือน

คะแนน IP สูง

โมดูลขยายได้

I/O ขั้นสูงพร้อมการรองรับเทคโนโลยีรุ่นเก่า

ในแง่ของคุณภาพการสร้าง PLC และพีซีอุตสาหกรรมเข้ากันได้ดี อย่างไรก็ตาม พีซีอุตสาหกรรมได้รับประโยชน์จากขนาดที่กะทัดรัด PLC มักมีขนาดใหญ่และมีตัวเลือกการติดตั้งจำกัด PLC บางตัวอาจร้อนเกินไประหว่างการติดตั้งเนื่องจากการกระจายความร้อนไม่ดี เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว พีซีอุตสาหกรรมมีขนาดค่อนข้างเล็กและมาพร้อมกับตัวเลือกการติดตั้งที่หลากหลาย รวมถึงตัวเลือกการติดตั้ง VESA, ตัวยึดชั้นวาง และรางปีกนก นอกจากนี้ พีซีอุตสาหกรรมบางรุ่นยังติดตั้งระบบควบคุมการจุดระเบิดและสามารถใช้ในยานพาหนะได้

5. ความสามารถในการขยาย

ทั้ง PLC และพีซีอุตสาหกรรมต้องควบคุมอุปกรณ์ต่างๆ เพื่อควบคุม ตรวจสอบ และสื่อสาร ดังนั้น PLC และพีซีอุตสาหกรรมจึงมีพอร์ต COM หลายพอร์ตและฟังก์ชัน I/O อื่นๆ รวมถึงเทคโนโลยีแบบดั้งเดิม โปรโตคอลการสื่อสารทางอุตสาหกรรมทั่วไปบางตัว ได้แก่ CANbus, Modbus, Profibus, EtherCAT และ EhterNET/IP เทคโนโลยีเหล่านี้มีอยู่แล้วใน PLC ส่วนใหญ่ แม้ว่าทั้งคู่จะสามารถรองรับได้ ในทางกลับกัน พีซีอุตสาหกรรมมีช่องต่อขยายในตัวเพื่อเพิ่มความอเนกประสงค์ ดังนั้น พีซีอุตสาหกรรมจึงมีเกณฑ์ที่สูงกว่าสำหรับจำนวนการดำเนินการ I/O ที่พวกเขาสามารถประมวลผลได้ นอกจากนี้ พีซีอุตสาหกรรมยังมีพอร์ต COM, LAN, USB และ HDMI ที่หลากหลาย คุณลักษณะเหล่านี้ทำให้พีซีอุตสาหกรรมสามารถรวมเวิร์กโหลดจากอุปกรณ์ที่แตกต่างกัน ไม่ใช่แค่ PLC เท่านั้น ตัวอย่างเช่น พีซีอุตสาหกรรมสามารถเรียกใช้แอปพลิเคชัน HMI ได้ด้วยตัวเอง ในขณะที่ PLC ต้องการแอปพลิเคชัน HMI แยกต่างหากเพื่อแสดงบางอย่างบนแผงแสดงผล สิ่งที่ทำให้พีซีอุตสาหกรรมมีความพิเศษยิ่งขึ้นคือความสามารถในการรองรับการขยายจำนวนนับไม่ถ้วนจากการ์ดเครือข่ายไร้สาย โมดูล 5G ไดรฟ์ SSD ไปจนถึงตัวเร่งความเร็ว GPU

6. พลังการประมวลผลและการจัดเก็บ

PLC เป็นตัวควบคุมที่ทรงพลังสำหรับการควบคุมอัตโนมัติ เนื่องจากไมโครโปรเซสเซอร์ได้รับการออกแบบมาให้ทำหน้าที่เฉพาะ PLC สามารถจัดการ I/O ความเร็วสูงและแอปพลิเคชันอัตโนมัติขนาดเล็กได้อย่างง่ายดาย อย่างไรก็ตาม โครงการระบบอัตโนมัติมีความก้าวหน้ามากขึ้นและต้องใช้ทรัพยากรคอมพิวเตอร์มากขึ้น นี่คือจุดที่พีซีอุตสาหกรรมเข้ามาช่วยเหลือ พีซีอุตสาหกรรมใช้พื้นที่จัดเก็บมากขึ้นและโปรเซสเซอร์เต็มรูปแบบ เช่น คอมพิวเตอร์เวิร์กสเตชัน ที่สามารถรันแอพพลิเคชั่นที่ใช้การประมวลผลสูงและจัดเก็บข้อมูลจำนวนมาก นอกจากนี้ ด้วยตัวเร่งประสิทธิภาพเช่น GPU, TPU, CPU และ VPU คอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมสามารถทำการคำนวณอัจฉริยะได้ราวกับว่าพวกเขาอยู่ในสายการประกอบอัจฉริยะโดยทำงานร่วมกับแอปพลิเคชันวิชันซิสเต็ม

7. ค่าใช้จ่าย

กล่าวโดยย่อ การเปรียบเทียบต้นทุนของ PLC และ IPC แสดงให้เห็นว่า PLC มีราคาถูกกว่าสำหรับแอปพลิเคชันขนาดเล็ก ในขณะที่ IPC มีต้นทุนเริ่มต้นที่สูงกว่า อย่างไรก็ตาม เนื่องจากแอปพลิเคชันมีความซับซ้อนมากขึ้นและต้องการทรัพยากรการประมวลผลมากขึ้น ต้นทุนรวมของ PLC อาจสูงกว่าพีซีอุตสาหกรรม แม้ว่าราคาเริ่มต้นของ PLC จะต่ำกว่า แต่เมื่อต้องการพลังการประมวลผลหรืออุปกรณ์ต่อพ่วงเพิ่มเติม ราคาจะเพิ่มขึ้นอย่างทวีคูณ ในทางตรงกันข้าม พีซีอุตสาหกรรมมีค่าใช้จ่ายล่วงหน้าที่สูงกว่า แต่จะถูกกว่ามากเมื่อต้องการการอัปเกรดพลังงานในการประมวลผลและความสามารถในการขยายขนาด

วิธีเลือกพีซีอุตสาหกรรมและ PLC

เมื่อคุณเลือกตัวควบคุมแบบตั้งโปรแกรมได้สำหรับระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม ทั้ง PLC และพีซีอุตสาหกรรมควรมีอยู่ในตัว PLC เหมาะสมกว่าสำหรับการรันระบบอัตโนมัติขนาดเล็กที่มีฟังก์ชันเข้มงวด นอกจากนี้ PLC ยังเชื่อถือได้ ประหยัด และเชื่อถือได้สูงสำหรับการใช้งานในภาคอุตสาหกรรม ในทางกลับกัน พีซีอุตสาหกรรมนั้นเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับโซลูชันที่มีความต้องการทรัพยากรการประมวลผลและพื้นที่จัดเก็บข้อมูลสูง สำหรับแอปพลิเคชันที่ซับซ้อนซึ่งต้องการความเก่งกาจของคอนโทรลเลอร์ ต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ (TCO) ของพีซีอุตสาหกรรมจะต่ำ PLC มีความปลอดภัยเนื่องจากไม่มีการเชื่อมต่อแบบไร้สาย พีซีอุตสาหกรรมมีความปลอดภัยพอๆ กันเนื่องจากซอฟต์แวร์รักษาความปลอดภัยทางไซเบอร์ที่ล้ำสมัย และฮาร์ดแวร์มาตรฐานก็เชื่อถือได้มาก แอปพลิเคชั่นบางตัวอาจใช้ทั้ง PLC และพีซีอุตสาหกรรมเพื่อสร้างความสมดุลระหว่างต้นทุนและผลประโยชน์ซึ่งกันและกัน ท้ายที่สุดแล้ว ขึ้นอยู่กับฟีเจอร์ที่ใช้ในกระบวนการผลิตของคุณ