التحكم الصناعي يتجه نحو الافتراضية

تشهد تقنيات التحكم الصناعي تحولًا ملحوظًا مع ظهور أنظمة التحكم الافتراضية مثل Virtual PLCnext Control التي طورتها شركة فونيكس كونتاكت. وتُستخدم هذه الأنظمة بشكل متزايد في البيئات الصناعية الرقمية، حيث يمكن تشغيلها على خوادم أو حواسيب صناعية بدلًا من وحدات التحكم التقليدية.

السيد رودولف براون و السيد ميشيل رولف (يعملان في شركة فونيكس كونتاكت بمدينة باد بيرمونت) يتحدثان ويوضحان آراءهما حول هذا الموضوع.

ماذا تقدم أنظمة التحكم الافتراضية؟

يوضح Rudolf Braun أن أنظمة التحكم الافتراضية قادرة على تنفيذ جميع المهام التي تقوم بها وحدات PLC التقليدية، لكنها توفر مزايا إضافية، مثل:

• إمكانية التطوير والتعديل دون الاعتماد على جهاز مادي محدد
• تخصيص الموارد مثل الذاكرة (RAM) أو أنوية المعالج (CPU) حسب الحاجة
• تشغيلها على البنية التحتية الحاسوبية أو الخوادم الموجودة بالفعل
• تقليل الحاجة إلى شراء أجهزة تحكم إضافية
• تحسين استغلال الموارد وربط أنظمة التشغيل الصناعية OT مع أنظمة تقنية المعلومات

كما تسمح تقنية الحاويات البرمجية (Containers) بتشغيل عدة وحدات تحكم افتراضية على نفس النظام بسهولة.

هل ستختفي وحدات التحكم التقليدية؟

يرى ميشيل رولف أن القرار يعتمد في النهاية على طبيعة التطبيق الصناعي. فبعض الحالات ستظل تعتمد على وحدات التحكم التقليدية، خاصة عندما:

• تُركّب الأنظمة داخل لوحات التحكم الصناعية
• يُستخدم كود IEC التقليدي في البرمجة
• تكون التطبيقات مستقلة ولا تتصل بالشبكات أو الإنترنت
• تتطلب الأنظمة تحمّل الاهتزازات والغبار والتشويش الكهرومغناطيسي
• تكون هناك متطلبات السلامة الصناعية (Safety) الصارمة

كما أن التكلفة الأولية المنخفضة وسهولة الاستبدال تجعل وحدات التحكم التقليدية مناسبة لبعض التطبيقات الحساسة للتكلفة.

ما الأجهزة المطلوبة لتشغيل التحكم الافتراضي؟

يمكن تشغيل Virtual PLCnext Control على أنواع مختلفة من الأجهزة، مثل:

• الأنظمة المدمجة Embedded Systems
• الحواسيب الصناعية Industrial PCs
• الخوادم في مراكز البيانات

وتعتمد هذه الأنظمة على معالجات ARM64 أو x86، وتعمل غالبًا على نظام Linux مع دعم الزمن الحقيقي (Realtime)، مثل Yocto أوUbuntu Pro.

هل يمكن لأنظمة التحكم الافتراضية أن تحل محل الأنظمة التقليدية؟

يؤكد ميشيل رولف أن أنظمة التحكم الافتراضية يمكنها من حيث المبدأ تنفيذ جميع المهام التي تقوم بها وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة التقليدية (PLC). كما أنها تساهم في جعل عمليات الأتمتة أكثر كفاءة وأقل تكلفة وأكثر توافقًا مع متطلبات الإنتاج الحديثة. وهي مناسبة بشكل خاص للشركات التي تحتاج إلى الاستجابة بسرعة لمتطلبات السوق وتحسين عملياتها باستمرار.

ومع ذلك، ستظل هناك تطبيقات يظل فيها استخدام وحدات التحكم التقليدية منطقيًا، مثل القطاعات التي تخضع لمتطلبات تنظيمية صارمة أو المصانع التي صُممت بنيتها بالفعل للعمل مع أنظمة PLC التقليدية. لكن من المتوقع أن يتقلص نطاق هذه التطبيقات تدريجيًا. وفي النهاية، سيحدد السوق والمستخدمون النهائيون ما إذا كانوا مستعدين لنقل أنظمة التحكم من الأجهزة المادية إلى البنى المعتمدة على الحواسيب أو الخوادم. ويُعد نظام Virtual PLCnext Control أحد الحلول المتاحة لتحقيق ذلك.

هل تحتاج أنظمة التحكم الافتراضية إلى عتاد خاص؟

يوضح ميشيل رولف أن Virtual PLCnext Control يمكن تشغيله على منصات عتادية مختلفة، بدءًا من الأنظمة المدمجة والحواسيب الصناعية بمعمارية ARM64 وصولًا إلى الخوادم عالية الأداء بمعمارية x86 في مراكز البيانات.

تعتمد هذه الأنظمة على نظام تشغيل Linux مزود بتحديثات الزمن الحقيقي (Realtime Patch)، مثل Yocto أوUbuntu Pro. كما تستخدم المنصة محرك الحاويات Podman ابتداءً من الإصدار 4.9 لإدارة التطبيقات.

كيف ستؤثر أنظمة التحكم الافتراضية على دور الأنظمة التقليدية؟

يشير رودلف براون إلى أن أنظمة التحكم الافتراضية المبنية على PLCnext Technology ستغير طبيعة مهام أنظمة التحكم التقليدية بشكل كبير. إذ يمكن تشغيلها على منصات متعددة مثل الحواسيب الصناعية وأجهزة الحافة (Edge) والخوادم، ما يمنحها مرونة عالية في التوسع وتنفيذ مهام التحكم. كما تدعم هذه التقنية لغات برمجة متقدمة مثل C++ وC# وMatlab/Simulink، ما يسمح بتطوير وظائف تحكم أكثر تقدمًا وتخصيصًا. ولا تقتصر معالجة البيانات على المستوى المحلي فقط، بل يمكن إرسالها أيضًا إلى السحابة لتحليلها واستخدامها في تطبيقات مثل الصيانة التنبؤية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن نشر أنظمة التحكم الافتراضية وإدارتها بسهولة عبر حاويات OCI، ما يسهل تكامل تطبيقات التحكم وإدارتها عبر منصات مختلفة.

دورها في إدارة البيانات من الحساسات إلى السحابة

تؤثر أنظمة التحكم الافتراضية بشكل كبير على مفاهيم Sensor-to-Cloud وEdge-to-Cloud. فهي تسمح بجمع بيانات الحساسات وإرسالها مباشرة إلى الخدمات السحابية مثل Proficloud.io أو إلى الأنظمة الحاسوبية الأخرى لمعالجتها وتحليلها. كما أن واجهات الاتصال المدمجة في PLCnext Technology تجعل نقل البيانات إلى السحابة أكثر سهولة وموثوقية.

مكانة Virtual PLCnext Control ضمن منظومة PLCnext

تُعد Virtual PLCnext Control جزءًا أساسيًا من منظومة PLCnext Technology، حيث توفر نفس الوظائف التي تقدمها وحدات التحكم المادية ضمن النظام البيئي نفسه. وهي ليست بديلاً مباشرًا لها بقدر ما تمثل امتدادًا لها، إذ يمكن للمستخدمين الاستفادة من المنظومة البرمجية نفسها دون الاعتماد على عتاد محدد. كما يمكن تثبيت التطبيقات من PLCnext Store وتشغيلها كما في الأنظمة التقليدية.

ما هي الخطوات المستقبلية

تعمل فونيكس كونتاكت على إضافة مزيد من الوظائف إلى Virtual PLCnext Control. ومن بين الميزات القادمة في تحديثات البرامج الثابتة (Firmware) دعم التشغيل متعدد النسخ (Multi-Instance) وإضافة وظيفة EtherNet/IP لتعزيز إمكانات الاتصال الصناعي.