Savladavanje umetnosti izbora PLC-a: Praktični vodič za inženjere automatizacije

Razgovaraćemo o tome kako odabrati proizvođače, izračunati I/O tačke i doneti optimalne odluke na osnovu komunikacionih zahteva i kapaciteta memorije.

I. Izbor proizvođača: Logika koja stoji iza brenda

Određivanje PLC Proizvođač je prvi korak. Ovde se ne radi samo o prepoznatljivosti brenda; više se radi o razmatranju korisničkih navika, stručnosti dizajnerskog tima i postprodajne tehničke podrške.

Što se tiče pouzdanosti, kvalitet hardvera generalno nije problem ni sa jednim velikim međunarodnim brendom. Međutim, postoje značajne razlike u filozofiji dizajna između regiona.

Po mom mišljenju, ako kontrolišete samostalnu mašinu ili relativno jednostavan sistem, japanski brendovi PLC-a (kao što su Mitsubishi ili Omron) nude značajnu prednost u pogledu odnosa cene i performansi. Njihovi skupovi instrukcija su obično intuitivni i laki za savladavanje.

Nasuprot tome, ako je vaš projekat distribuirani upravljački sistem (DCS) velikih razmera sa izuzetno visokim zahtevima za mrežnu komunikaciju, evropski i američki PLC-ovi (kao što su Siemens ili Rockvell Automation) su superiorniji. Njihove logičke strukture su bolje prilagođene za rukovanje složenim procesima i razmenom velikih količina podataka.

Da bih vam pružio jasniju perspektivu, napravio sam sledeću tabelu koja upoređuje ove dve glavne kategorije:

Štaviše, za određene industrije (kao što su metalurgija ili duvan), prednost treba dati PLC sistemima koji već imaju zrele slučajeve primene u tom sektoru. Ovo značajno smanjuje rizik od kvara zbog nekompatibilnosti sa okruženjem.

II. Precizna procena ulazno/izlaznih (I/O) tačaka

Broj ulazno/izlaznih brava je najosnovniji parametar PLC-a. Mnogi početnici prave greške ovde, ili kupujući premalo i ponestaje im, ili kupujući previše i trošeći budžet.

Osnova za određivanje treba da bude zbir svih ulaznih i izlaznih tačaka potrebnih za kontrolu opreme. Međutim, u profesionalnoj praksi nikada ne izračunavamo “taman dovoljno”. Morate ostaviti marginu.

Na osnovu mog iskustva, standardna praksa je:

1. Prebrojte sve žičane I/O tačke.
2. Dodaj 10% do 20% margina proširenja na vrhu te baze.

III. Naučna procena kapaciteta pamćenja

Kapacitet memorije se odnosi na veličinu memorije koju obezbeđuje hardver PLC-a. Moramo osigurati da je kapacitet memorije PLC-a veći od onoga što nam je trenutno potrebno, kako bismo omogućili buduće izmene ili dopune dizajna.

Podeliću formulu za procenu koja se često koristi u oblasti inženjerstva. Iako se literatura razlikuje, ova metoda je praktična i bezbedna:

1. Pomnožite broj digitalnih U/I tačaka sa 10 do 15.
2. Pomnožite broj analognih U/I tačaka sa 100.
3. Saberite ova dva rezultata da biste dobili ukupan broj potrebnih reči (pod pretpostavkom da su reči od 16 bita).
4. Na kraju, dodajte marginu od 25% ovom ukupnom iznosu.

Na primer, određeni modeli Siemens S7-300 serije mogu ponuditi 64KB ili 128KB radne memorije, potrebno je da odaberete odgovarajući procesor na osnovu gornje procene.

IV. Komunikacione funkcije: Osnova industrijskog interneta

Moderni PLC-ovi više nisu izolovana ostrva. Komunikacione funkcije postaju sve moćnije i složenije. Prilikom izbora, morate definisati položaj PLC-a unutar celokupne mrežne arhitekture.

Uobičajene topologije mreže PLC sistema uključuju:

• Glavni režim računara: Računar deluje kao SCADA/monitorska stanica, upravljajući nekoliko PLC-ova.
• Mreža sa više PLC-ova: Jedan PLC deluje kao glavni, a ostali kao robovi.
• Integracija DCS-a: PLC deluje kao podmreža nižeg nivoa povezana sa velikim DCS-om.
• Vlasničke mreže: Mreže zatvorenog protokola specifične za proizvođače.

Da biste izbegli preopterećenje procesora (CPU), toplo preporučujem korišćenje nezavisnih komunikacionih procesora (CP) na osnovu stvarnih potreba. Na primer, ako je potreban značajan prenos podataka preko Ethernet mreže, ne dozvolite CPU-u da direktno obrađuje sve pakete podataka; instaliranje namenskog komunikacionog modula može značajno poboljšati stabilnost sistema.

V. Izbor form faktora: Kompaktni naspram modularnog?

Ovo je najvidljiviji fizički izbor tokom selekcije.

• Kompaktni (monolitni) PLC:
  • Fiksne U/I tačke, mali prostor, niska cena. Obično se koriste za male upravljačke sisteme.
  • Tipični broj ponavljanja: Simens S7-200 SMART, Mitsubiši FX serija, Omron CP serija.
• Modularni PLC:
  • Kao i gradivni blokovi, moduli za napajanje, procesor i I/O mogu se odabrati nezavisno i priključiti na zadnju ploču/rek. Izuzetno fleksibilna konfiguracija, pogodna za srednje i velike sisteme.
  • Tipični broj ponavljanja: Simens S7-300/400/1500, Mitsubiši K serija.

VI. Saveti za izbor I/O modula

Kada se odaberu procesor i rek, sledeći korak su specifični I/O moduli. Ovde postoje značajne tehničke nijanse.

1. Digitalni izlazni moduli

Za izlazne module obično se suočavate sa tri izbora, svaki sa različitim prednostima i manama:

• Relejni izlaz:
  • Prednosti: Jeftin, širok opseg napona (kompatibilan sa AC/DC strujom).
  • Mane: Kratak vek trajanja, sporo vreme odziva, nepogodno za često prebacivanje.
• Tranzistorski izlaz:
  • Prednosti: Izuzetno brz odziv, dug vek trajanja, pogodno za servo kontrola pulsa.
  • Mane: Slab kapacitet preopterećenja, obično podržava samo jednosmernu struju.
• Izlaz triaka (tiristora):
  • Prednosti: Brz odziv, pogodan za često prebacivanje induktivnih opterećenja.
  • Mane: Skupo.

Moj savet: Ako se pokreću opterećenja koja se retko prebacuju, kao što su solenoidni ventili, relejni izlaz je najekonomičniji. Ako se kontrolišu koračni motori ili je potrebno visokofrekventno prebacivanje, morate izabrati tranzistorski izlaz.

2. Analogni ulazno/izlazni moduli

Za analogni signal, fokusirajte se na tip signala.

• Tipovi unosa: Uobičajeni signali uključuju struju (4-20 mA) i napon (0-10 V). Postoje i specijalizovani temperaturni moduli za direktno povezivanje sa termoparovima ili RTD-ovima.
• Tipovi izlaza: Takođe podeljen na napon i struju, koristi se za kontrolu Frekvencija VFD-a ili regulisanje položaja ventila.

Prilikom izbora, obratite pažnju na podudaranje kanala. Uobičajene konfiguracije su moduli sa 2 kanala, 4 kanala ili 8 kanala.

VII. Ne zaboravite funkcionalne module

Standardna logička kontrola može biti dovoljna za osnovne zadatke, ali ako vaša oprema zahteva precizno pozicioniranje ili kontrolu temperature, specijalizovani funkcionalni moduli su neophodni.

• Moduli za pozicioniranje: Za servo/steper kontrolu.
• Moduli brojača velike brzine: Za povezivanje enkodera.
• PID kontrolni moduli: Za upravljanje procesima u zatvorenoj petlji.

Prilikom izbora, obratite pažnju ne samo na kompatibilnost hardvera već i na jednostavnost programiranja softvera. Na primer, serija Mitsubishi FX omogućava čitanje/pisanje podataka specijalnih modula putem jednostavnog OD i DO uputstva, što je dokaz praktičnosti softvera.

VIII. Tri opšta principa selekcije

Konačno, kada se preliminarno utvrde specifični modeli i specifikacije, pregledajte svoju listu materijala (BOM) u odnosu na ova tri principa:

1. Praktičnost Pojednostavite dizajn kola. Na primer, dajte prioritet izlaznim modulima koji mogu direktno da upravljaju opterećenjima. Ovo eliminiše potrebu za mnogim posrednim relejima, štedi novac i smanjuje potencijalne tačke kvara.
2. Univerzalnost (standardizacija) U okviru fabrike ili jednog projekta, minimizirajte raznolikost tipova modula. Na primer, ako je moguće, koristite isključivo module sa jednosmernim naponom od 24 V, umesto da kombinujete ulaze od 220 V naizmeničnog napona. Ovo pomaže u nabavci rezervnih delova i olakšava osoblju za održavanje da zapamti sistem.
3. Kompatibilnost Da bi se izbegli neobjašnjivi kvarovi u komunikaciji, najbolje je odabrati proizvode istog proizvođača za glavne komponente PLC sistema. Iako su moderni protokoli otvoreni, kompatibilnost između uređaja iste marke je uvek najpouzdanija.