Савладавање уметности избора ПЛЦ-а: Практични водич за инжењере аутоматизације

Разговараћемо о томе како одабрати произвођаче, израчунати И/О тачке и донети оптималне одлуке на основу комуникационих захтева и капацитета меморије.

I. Избор произвођача: Логика која стоји иза бренда

Одређивање ПЛЦ Произвођач је први корак. Овде се не ради само о препознатљивости бренда; више се ради о разматрању корисничких навика, стручности дизајнерског тима и постпродајне техничке подршке.

Што се тиче поузданости, квалитет хардвера генерално није проблем ни са једним великим међународним брендом. Међутим, постоје значајне разлике у филозофији дизајна између региона.

По мом мишљењу, ако контролишете самосталну машину или релативно једноставан систем, јапански брендови ПЛЦ-а (као што су Митсубисхи или Омрон) нуде значајну предност у погледу односа цене и перформанси. Њихови скупови инструкција су обично интуитивни и лаки за савладавање.

Насупрот томе, ако је ваш пројекат дистрибуирани управљачки систем (DCS) великих размера са изузетно високим захтевима за мрежну комуникацију, европски и амерички ПЛЦ-ови (као што су Siemens или Роцквелл Аутоматион) су супериорнији. Њихове логичке структуре су боље прилагођене за руковање сложеним процесима и разменом великих количина података.

Да бих вам пружио јаснију перспективу, направио сам следећу табелу која упоређује ове две главне категорије:

Штавише, за одређене индустрије (као што су металургија или дуван), предност треба дати PLC системима који већ имају зреле случајеве примене у том сектору. Ово значајно смањује ризик од квара због некомпатибилности са окружењем.

II. Прецизна процена улазно/излазних (I/O) тачака

Број улазно/излазних брава је најосновнији параметар PLC-а. Многи почетници праве грешке овде, или купујући премало и понестаје им, или купујући превише и трошећи буџет.

Основа за одређивање треба да буде збир свих улазних и излазних тачака потребних за контролу опреме. Међутим, у професионалној пракси никада не израчунавамо “таман довољно”. Морате оставити маргину.

На основу мог искуства, стандардна пракса је:

1. Пребројте све жичане И/О тачке.
2. Додај 10% до 20% маргина проширења на врху те базе.

III. Научна процена капацитета памћења

Капацитет меморије се односи на величину меморије коју обезбеђује хардвер PLC-а. Морамо осигурати да је капацитет меморије PLC-а већи од онога што нам је тренутно потребно, како бисмо омогућили будуће измене или допуне дизајна.

Поделићу формулу за процену која се често користи у области инжењерства. Иако се литература разликује, ова метода је практична и безбедна:

1. Помножите број дигиталних У/И тачака са 10 до 15.
2. Помножите број аналогних У/И тачака са 100.
3. Саберите ова два резултата да бисте добили укупан број потребних речи (под претпоставком да су речи од 16 бита).
4. На крају, додајте маргину од 25% овом укупном износу.

На пример, одређени модели Siemens S7-300 серије могу понудити 64KB или 128KB радне меморије, потребно је да одаберете одговарајући процесор на основу горње процене.

IV. Комуникационе функције: Основа индустријског интернета

Модерни ПЛЦ-ови више нису изолована острва. Комуникационе функције постају све моћније и сложеније. Приликом избора, морате дефинисати положај ПЛЦ-а унутар целокупне мрежне архитектуре.

Уобичајене топологије мреже PLC система укључују:

• Главни режим рачунара: Рачунар делује као SCADA/мониторска станица, управљајући неколико ПЛЦ-ова.
• Мрежа са више ПЛЦ-ова: Један ПЛЦ делује као главни, а остали као робови.
• Интеграција DCS-а: PLC делује као подмрежа нижег нивоа повезана са великим DCS-ом.
• Власничке мреже: Мреже затвореног протокола специфичне за произвођаче.

Да бисте избегли преоптерећење процесора (CPU), топло препоручујем коришћење независних комуникационих процесора (CP) на основу стварних потреба. На пример, ако је потребан значајан пренос података преко Ethernet мреже, не дозволите CPU-у да директно обрађује све пакете података; инсталирање наменског комуникационог модула може значајно побољшати стабилност система.

V. Избор форм фактора: Компактни наспрам модуларног?

Ово је највидљивији физички избор током селекције.

• Компактни (монолитни) ПЛЦ:
  • Фиксне У/И тачке, мали простор, ниска цена. Обично се користе за мале управљачке системе.
  • Типични број понављања: Сименс С7-200 СМАРТ, Митсубиши ФX серија, Омрон ЦП серија.
• Модуларни ПЛЦ:
  • Као и градивни блокови, модули за напајање, процесор и И/О могу се одабрати независно и прикључити на задњу плочу/рек. Изузетно флексибилна конфигурација, погодна за средње и велике системе.
  • Типични број понављања: Сименс С7-300/400/1500, Митсубиши К серија.

VI. Савети за избор И/О модула

Када се одаберу процесор и рек, следећи корак су специфични И/О модули. Овде постоје значајне техничке нијансе.

1. Дигитални излазни модули

За излазне модуле обично се суочавате са три избора, сваки са различитим предностима и манама:

• Релејни излаз:
  • Предности: Јефтин, широк опсег напона (компатибилан са AC/DC струјом).
  • Мане: Кратак век трајања, споро време одзива, непогодно за често пребацивање.
• Транзисторски излаз:
  • Предности: Изузетно брз одзив, дуг век трајања, погодно за серво контрола пулса.
  • Мане: Слаб капацитет преоптерећења, обично подржава само једносмерну струју.
• Излаз триака (тиристора):
  • Предности: Брз одзив, погодан за често пребацивање индуктивних оптерећења.
  • Мане: Скупо.

Мој савет: Ако се покрећу оптерећења која се ретко пребацују, као што су соленоидни вентили, релејни излаз је најекономичнији. Ако се контролишу корачни мотори или је потребно високофреквентно пребацивање, морате изабрати транзисторски излаз.

2. Аналогни улазно/излазни модули

За аналогни сигнал, фокусирајте се на тип сигнала.

• Типови уноса: Уобичајени сигнали укључују струју (4-20 mA) и напон (0-10 V). Постоје и специјализовани температурни модули за директно повезивање са термопаровима или RTD-овима.
• Типови излаза: Такође подељен на напон и струју, користи се за контролу Фреквенција VFD-а или регулисање положаја вентила.

Приликом избора, обратите пажњу на подударање канала. Уобичајене конфигурације су модули са 2 канала, 4 канала или 8 канала.

VII. Не заборавите функционалне модуле

Стандардна логичка контрола може бити довољна за основне задатке, али ако ваша опрема захтева прецизно позиционирање или контролу температуре, специјализовани функционални модули су неопходни.

• Модули за позиционирање: За серво/степер контролу.
• Модули бројача велике брзине: За повезивање енкодера.
• ПИД контролни модули: За управљање процесима у затвореној петљи.

Приликом избора, обратите пажњу не само на компатибилност хардвера већ и на једноставност програмирања софтвера. На пример, серија Mitsubishi FX омогућава читање/писање података специјалних модула путем једноставног ОД и ДО упутства, што је доказ практичности софтвера.

VIII. Три општа принципа селекције

Коначно, када се прелиминарно утврде специфични модели и спецификације, прегледајте своју листу материјала (BOM) у односу на ова три принципа:

1. Практичност Поједноставите дизајн кола. На пример, дајте приоритет излазним модулима који могу директно да управљају оптерећењима. Ово елиминише потребу за многим посредним релејима, штеди новац и смањује потенцијалне тачке квара.
2. Универзалност (стандардизација) У оквиру фабрике или једног пројекта, минимизирајте разноликост типова модула. На пример, ако је могуће, користите искључиво модуле са једносмерним напоном од 24 V, уместо да комбинујете улазе од 220 V наизменичног напона. Ово помаже у набавци резервних делова и олакшава особљу за одржавање да запамти систем.
3. Компатибилност Да би се избегли необјашњиви кварови у комуникацији, најбоље је одабрати производе истог произвођача за главне компоненте PLC система. Иако су модерни протоколи отворени, компатибилност између уређаја исте марке је увек најпоузданија.