কোন পিএলসি মডিউলগুলি প্রধান সার্ভো সিস্টেমের সাথে খাপ খায়?

সার্ভো নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থায় পিএলসি মডিউল ফাংশন বোঝা

সামগ্রিক সিস্টেম কার্যকারিতায় PLC মডিউলগুলির ভূমিকা

PLC মডিউলগুলি সার্ভো নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার মূল অংশ, যা মূলত কোডকে কারখানার মেঝেতে প্রকৃত গতিতে রূপান্তরিত করে। এই মডিউলগুলি এনকোডার এবং আমরা যেসব লিমিট সুইচ সর্বত্র ইনস্টল করি তাসহ বিভিন্ন ধরনের সেন্সর থেকে আসা সংকেতগুলি গ্রহণ করে এবং প্রায় তৎক্ষণাৎ সার্ভো ড্রাইভগুলিতে নির্দেশনা পাঠায়। মোশন কন্ট্রোল অংশটি একাধিক অক্ষকে মসৃণভাবে একসাথে কাজ করার ব্যবস্থা করে, যেখানে অ্যানালগ I/O জিনিসগুলি টর্ক কতটা প্রয়োগ করা হচ্ছে এবং উপাদানগুলি কত দ্রুত চলছে তা মনিটর করার সাথে যুক্ত। এটি এত দ্রুত ঘটে যে মেশিনগুলি উভয় দিকে প্রায় 0.01 মিলিমিটার পর্যন্ত সঠিকভাবে অংশগুলি অবস্থান করতে পারে। সিএনসি মেশিন চালানোর সময় এই ধরনের নির্ভুলতা খুবই গুরুত্বপূর্ণ, যেখানে ক্ষুদ্রতম ত্রুটিও পুরো পণ্যের ব্যাচ নষ্ট করে দিতে পারে।

আধুনিক PLC মডিউলগুলির সংজ্ঞায়িত করা প্রধান হার্ডওয়্যার বৈশিষ্ট্য

আধুনিক PLC মডিউলগুলি তিনটি প্রধান হার্ডওয়্যার উন্নয়ন দ্বারা সংজ্ঞায়িত হয়:

• প্রসেসিং গতি : 32-বিট প্রসেসর যা 10 ns সাইকেলে নির্দেশনা কার্যকর করে
• I/O ঘনত্ব : 32+ ডিজিটাল চ্যানেল অথবা 16 অ্যানালগ ইনপুট সমর্থনকারী কমপ্যাক্ট ডিজাইন
• যোগাযোগ ইন্টারফেস : ইথারক্যাট, প্রফিনেট বা ইথারনেট/আইপি-এর জন্য একত্রিত পোর্ট

এই ক্ষমতাগুলি নির্ধারণযোগ্য কর্মক্ষমতা বজায় রেখে জটিল ইন্টারপোলেটেড মোশন প্রোফাইল পরিচালনা করতে সক্ষম করে। সার্ভো অ্যাপ্লিকেশনের জন্য অপরিহার্য হাই-স্পিড কাউন্টার মডিউলগুলি 1 মেগাহার্টজের বেশি হারে এনকোডার পালস প্রক্রিয়া করতে পারে।

একই চ্যাসিসের ভিতরে যোগাযোগ এবং আই/ও মডিউলের একীভূতকরণ

মডিউলার পিএলসি একত্রিত ব্যাকপ্লেনের মাধ্যমে যোগাযোগ এবং আই/ও ফাংশন একত্রিত করে যা নির্ধারণযোগ্য ডেটা স্থানান্তর নিশ্চিত করে। একক চ্যাসিসে থাকতে পারে:

এই একীভবন বিতরণকৃত স্থাপত্যের তুলনায় 40% তারের জটিলতা কমায় এবং 2 মিলিসেকেন্ডের নিচে চক্র সময়কে সমর্থন করে, যা উচ্চ-নির্ভুলতার সার্ভো সমন্বয় সক্ষম করে।

পিএলসি মডিউল এবং সার্ভো ইকোসিস্টেমগুলির মধ্যে সামঞ্জস্যতা মূল্যায়ন

হার্ডওয়্যার সামঞ্জস্য: ভোল্টেজ, কারেন্ট এবং মডিউল স্পেসিফিকেশন মিলিয়ে নেওয়া

PLC মডিউল এবং সার্ভোগুলির মধ্যে বৈদ্যুতিক সংযোগ এবং শারীরিক সেটআপ আসলে মিলছে কিনা তা পরীক্ষা করে সবকিছু একসাথে কাজ করা শুরু হয়। বেশিরভাগ শিল্প পিএলসি সিস্টেম 24 ভোল্ট ডিসি পাওয়ারে চলে, যদিও তাদের কাজের ধরনের উপর নির্ভর করে 2 অ্যাম্পিয়ার থেকে শুরু করে 20 অ্যাম্পিয়ার পর্যন্ত কারেন্ট সহ্য করতে পারে। গত বছরের PR Newswire-এর তথ্য অনুযায়ী, প্রতি চারটি মোশন কন্ট্রোল সমস্যার মধ্যে প্রায় একটির কারণ হয় ভুল ভোল্টেজ সেটিং অথবা যথেষ্ট কারেন্ট ধারণক্ষমতার অভাব। সেটআপ করার সময়, ইঞ্জিনিয়ারদের জন্য ব্যাকপ্লেনের কারেন্ট সীমা দ্বিগুণ পরীক্ষা করা, নিশ্চিত করা যে মডিউলগুলি তাদের নির্দিষ্ট স্থানে ঠিকভাবে ফিট হচ্ছে, এবং DIN রেলগুলিতে সবকিছু সঠিকভাবে মাউন্ট হবে কিনা তা যাচাই করা খুবই গুরুত্বপূর্ণ। অন্যথায় অপারেশনের সময় উপাদানগুলি অতিতাপ বা সংযোগ হারানোর মতো গুরুতর সমস্যা হতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, উচ্চ ঘনত্বের এনালগ ইনপুট/আউটপুট মডিউলগুলির ক্ষেত্রে—এগুলির নিয়মিত ডিজিটাল মডিউলের তুলনায় ক্যাবিনেটের ভিতরে প্রায় 10 থেকে 15 শতাংশ অতিরিক্ত জায়গা দরকার কারণ এগুলি বেশি তাপ উৎপাদন করে এবং ভালো বায়ুপ্রবাহের প্রয়োজন হয়।

মিলে যাওয়া কমিউনিকেশন প্রোটোকল: EtherNet/IP, Modbus TCP এবং PROFINET

PLC এবং সার্ভো অ্যামপ্লিফায়ারের মধ্যে মসৃণভাবে তথ্য আদান-প্রদানের জন্য সঠিক প্রোটোকল সামঞ্জস্য খুবই গুরুত্বপূর্ণ। বর্তমানে প্রায় তিন-চতুর্থাংশ শিল্প নেটওয়ার্ক EtherNet/IP অথবা PROFINET এর উপর নির্ভরশীল, যা সাধারণত 1 মিলিসেকেন্ডের নিচে প্রতিক্রিয়ার সময় প্রদান করে। এটা বেশ দ্রুত। অন্যদিকে, Modbus TCP এখনও পুরানো সিস্টেমগুলিতে ব্যবহৃত হয় কিন্তু প্রায়শই ±5 মিলিসেকেন্ডের বেশি সিঙ্ক বিলম্ব ঘটায়। যদি আমাদের নির্ভুল গতি নিয়ন্ত্রণের প্রয়োজন হয় তবে তা ভালো নয়। একাধিক অক্ষের সমন্বয়ে কাজ করার সময় বেশিরভাগ মানুষ CIP Motion বা PROFIdrive স্পেসিফিকেশন সমর্থনকারী প্রোটোকল বেছে নেয় কারণ এগুলি সমগ্র নেটওয়ার্ক জুড়ে মিলিসেকেন্ডের ভগ্নাংশের মধ্যে সেই অক্ষগুলিকে সিঙ্ক্রোনাইজড রাখে।

একচেটিয়া বনাম ওপেন-আর্কিটেকচার PLC-সার্ভো ইন্টিগ্রেশন

CC-Link IE এর মতো স্বতন্ত্র সিস্টেমগুলি সাধারণত আরও ভালো কাজ করে, কারণ বিক্রেতারা তাদের নিজস্ব হার্ডওয়্যারের জন্য এগুলি নির্দিষ্টভাবে অপটিমাইজ করতে পারে। তবে OPC UA এবং MQTT এর মতো ওপেন স্ট্যান্ডার্ডগুলি বিভিন্ন প্ল্যাটফর্মে কাজ করার সময় উৎপাদকদের অনেক বেশি স্বাধীনতা দেয়। সম্প্রতি শিল্প প্রতিবেদনগুলি নির্দেশ করে যে প্রায় দুই তৃতীয়াংশ অটোমেশন পেশাদার CC-Link IE এবং OPC UA উভয় ধরনের স্থাপত্যের সাথে কাজ করে এমন মডিউলার PLC সেটআপ ব্যবহার করছেন। এই সমন্বয়টি প্রতি বছর প্রায় 14 শতাংশ হারে হাইব্রিড কমিউনিকেশন মডিউলগুলির ধারাবাহিক বৃদ্ধির কারণ হয়ে উঠছে। এখানে প্রকৃত সুবিধা হল পুরানো সার্ভো নেটওয়ার্ক সিস্টেমগুলিকে আধুনিক IIoT ইনফ্রাস্ট্রাকচারের দিকে ধীরে ধীরে আপগ্রেড করা, যাতে সবকিছু ফেলে দিয়ে আবার শূন্য থেকে শুরু করার প্রয়োজন না হয়।

সার্ভো অ্যাপ্লিকেশনের জন্য I/O এবং যোগাযোগ ইন্টারফেসগুলির আকার নির্ধারণ

I/O এবং যোগাযোগ ইন্টারফেসগুলির উপযুক্ত আকার নির্ধারণ করা PLC মডিউল এবং সার্ভো সিস্টেমের মধ্যে নির্ভরযোগ্য মিথষ্ক্রিয়া নিশ্চিত করে, যা তাত্ক্ষণিক প্রয়োজনীয়তা এবং ভবিষ্যতের স্কেলযোগ্যতার মধ্যে ভারসাম্য বজায় রাখে।

অটোমেশন কাজের জন্য ডিজিটাল, অ্যানালগ এবং বিশেষ I/O প্রয়োজনীয়তা মূল্যায়ন

সার্ভো অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য I/O শ্রেণীবিভাগ সতর্কতার সাথে করা প্রয়োজন:

• ডিজিটাল I/O লিমিট সুইচ এবং রিলে স্ট্যাটাসের মতো বিচ্ছিন্ন সংকেত পরিচালনা করে।
• অ্যানালগ I/O টর্ক ফিডব্যাক এবং তাপমাত্রা সহ ধারাবাহিক ডেটা স্ট্রিম পরিচালনা করে, যেখানে নির্ভুল কাজের জন্য ¬12-বিট রেজোলিউশন সুপারিশ করা হয়।
• বিশেষায়িত মডিউল , যেমন এনকোডার ইনপুটের জন্য হাই-স্পিড কাউন্টার বা স্টেপার মোটরগুলির জন্য PWM আউটপুট, অনন্য অ্যাপ্লিকেশনের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে। 2023 সালের একটি অটোমেশন রিসার্চ গবেষণা অনুযায়ী, সংহতকরণের 27% ব্যর্থতা I/O স্পেসিফিকেশনের অমিলের কারণে ঘটে, যা ব্যাপক পরিকল্পনার গুরুত্বকে তুলে ধরে।

ফিল্ড ডিভাইসগুলির সাথে I/O পোর্টগুলি মিলিয়ে নেওয়া: সেন্সর, অ্যাকচুয়েটর এবং ড্রাইভ

ক্ষেত্রের ডিভাইসগুলির সাথে সংযোগ করার সময় আই/ও ক্ষমতা ঠিক রাখা দ্রুতগতির উৎপাদন পরিবেশে ধীরগতি এড়ানোর জন্য অপরিহার্য। উদাহরণস্বরূপ, একটি সাধারণ প্যাকেজিং লাইন নিন—ফটোইলেকট্রিক সেন্সরগুলি প্রায়শই 24V DC সিঙ্কিং ইনপুটের সাথে সবচেয়ে ভালোভাবে কাজ করে, অন্যদিকে ওই প্রোপোরশনাল ভাল্ভগুলির জন্য সাধারণত 4 থেকে 20 mA এর একটি অ্যানালগ আউটপুট প্রয়োজন। অনেক শীর্ষ সরঞ্জাম নির্মাতা এই সমস্যাটি বুঝতে পেরেছেন এবং এমন কনফিগারযোগ্য আই/ও চ্যানেল তৈরি করা শুরু করেছেন যা বিভিন্ন সংকেতের ধরন পরিচালনা করতে পারে। এই ধরনের নমনীয়তা মডিউল এবং ডিভাইসগুলির মধ্যে সামঞ্জস্যহীনতার সমস্যা কমিয়ে দেয়, যা আগে ইনস্টলেশন দলগুলিকে অনেক বেশি সমস্যায় ফেলত।

স্কেলযোগ্যতা এবং ভবিষ্যতের সম্প্রসারণের ক্ষমতা নিশ্চিত করা

স্কেলযোগ্যতার জন্য ডিজাইন করার সময়, বেশিরভাগ বিশেষজ্ঞই বর্তমানে প্রয়োজনীয়তার চেয়ে প্রায় 10 থেকে 20 শতাংশ বেশি ইনপুট/আউটপুট ক্ষমতা যোগ করে নেওয়ার পরামর্শ দেন, যা 2024-এর সর্বশেষ অটোমেশন মানগুলি অনুযায়ী। এখানে প্রসারিত ব্যাকপ্লেন সহ মডিউলার PLC সেটআপগুলি বিশেষভাবে ভালো কাজ করে কারণ এগুলি উৎপাদনকারীদের সময়ের সাথে সাথে টুকরো টুকরো করে আপগ্রেড করতে দেয়। আরও ড্রাইভ সংযোগের প্রয়োজন? সবকিছু খুলে ফেলার পরিবর্তে শুধুমাত্র একটি অতিরিক্ত PROFINET কার্ড লাগিয়ে দিন। এই পদ্ধতির সবচেয়ে ভালো দিক হলো এটি সিস্টেমটিকে রিয়েল-টাইম অপারেশনের জন্য যথেষ্ট দ্রুত রাখে, উৎপাদনের চাহিদা পরিবর্তিত ও বৃদ্ধি পাওয়ার সাথে সাথেও এক মিলিসেকেন্ডের নিচে সাইকেল সময় বজায় রাখে।

বাস্তব জীবনের একীভূতকরণ: PLC-সার্ভো নেটওয়ার্কে যোগাযোগের কর্মক্ষমতা

PLC এবং সার্ভো ড্রাইভের মধ্যে রিয়েল-টাইম ডেটা প্রবাহের সিঙ্ক্রোনাইজেশন

শিল্প স্বয়ংক্রিয়করণের ক্ষেত্রে, পিএলসি মডিউল এবং সার্ভো ড্রাইভগুলির মধ্যে নির্ভরযোগ্য ডেটা স্থানান্তর করা খুবই গুরুত্বপূর্ণ। ঘড়িটিও অবশ্যই সঠিক হতে হবে - গতি অনুযায়ী চলমান কোনও কিছুর জন্য গত বছরের অটোমেশন পারফরম্যান্স রিপোর্ট অনুযায়ী সিঙ্ক ত্রুটি প্লাস বা মাইনাস 50 মাইক্রোসেকেন্ডের মধ্যে রাখা প্রয়োজন। আজকাল, মানুষ রিয়েল-টাইমে কমান্ড পাঠানোর জন্য এথারনেট/IP এবং প্রোফিনেটের মতো উন্নত যোগাযোগ প্রোটোকলগুলির উপর নির্ভর করে। এর বাস্তব অর্থ কী? মোটরগুলি সাধারণত লক্ষ্যের প্রায় দশমাংশ ডিগ্রির মধ্যে থেকে ঠিক যেখানে দরকার সেখানেই থেমে যায়। ধাতব স্ট্যাম্পিং প্রেসের কথা বলা যাক। যখন উৎপাদকরা পুরানো ধরনের পালস সংকেতের পরিবর্তে তাদের পিএলসিগুলিকে সরাসরি সার্ভো নেটওয়ার্কের সাথে সংযুক্ত করেন, তখন তারা কিছু অবিশ্বাস্য ঘটনা দেখতে পান। টুল অ্যালাইনমেন্ট আগে যেখানে অনেক সময় নিত, এখন তা চার গুণ দ্রুত হয়ে যায়। উৎপাদনের এই গতির কথা ভাবলে এটা যুক্তিযুক্ত মনে হয়।

কেস স্টাডি: একটি প্যাকেজিং লাইনে PROFINET-ভিত্তিক PLC-সার্ভো সমন্বয় বাস্তবায়ন

মধ্যপশ্চিমাঞ্চলের একটি ক্যান্ডি প্যাকেজিং কারখানা তাদের মোশন কন্ট্রোল সেটআপে গুরুত্বপূর্ণ আধুনিকীকরণ করেছিল যখন তারা পুরানো CANopen প্রযুক্তির পরিবর্তে PROFINET IRT ব্যবহার করে। এর বাস্তব অর্থ কী? উত্তর হল, প্রতিক্রিয়ার সময় 8 মিলিসেকেন্ড থেকে নেমে এসে মাত্র 1.2 মিলিসেকেন্ডে দাঁড়ায়, যখন 12টি বিভিন্ন অক্ষের মধ্যে সমস্তকিছু সিঙ্ক্রোনাইজড থাকে। ফলাফলগুলি নিজেই কথা বলে - পণ্যের জ্যাম 67% প্রায় দুই তৃতীয়াংশ কমে যায় এবং মোট উৎপাদন গতি 25% বৃদ্ধি পায়। বেশ চমকপ্রদ। পিছনের দিকে, পিএলসি-এর বিশেষ মোশন কন্ট্রোল CPU তিনটি আলাদা সার্ভো ক্যাবিনেটে 1,200টি ইনপুট/আউটপুট পয়েন্ট পরিচালনা করছিল। এই ধরনের কর্মক্ষমতা আজকের দিনে পিএলসি মডিউল প্রযুক্তি কতটা উন্নত হয়েছে তার প্রমাণ দেয়।

উচ্চ-গতির সার্ভো নিয়ন্ত্রণে পিএলসি মডিউলগুলির কর্মক্ষমতার মান

আজকের বাজারের সেরা পিএলসি মডিউলগুলি 32টি অক্ষ পর্যন্ত সিস্টেমের জন্য 2 মিলিসেকেন্ডের কম সাইকেল সময় নিয়ন্ত্রণ করতে পারে। 2023 সালের মোশন কন্ট্রোল ল্যাবের পরীক্ষা অনুযায়ী, জরুরি থামার পরিস্থিতি থাকলেও এগুলি 5 মাইক্রোসেকেন্ডের নিচে জিটার লেভেল নিয়ন্ত্রণ করে। এই উন্নত সিস্টেমগুলিতে ডুয়াল প্রসেসর ডিজাইন ব্যবহার করা হয় যেখানে একটি সমস্ত যোগাযোগ পরিচালনা করে এবং অন্যটি আসল লজিক চালানোর দায়িত্ব নেয়। এই পৃথকীকরণের ফলে 1 কিলোহার্টজ হারে সার্ভো আপডেট করা যায় যেখানে এনালগ ইনপুট পাঠগুলি নষ্ট হয় না। এদের সঙ্গে বিতরিত I/O মডিউলগুলি যুক্ত করলে সিস্টেম মসৃণভাবে চলতে থাকে। এথারক্যাট সংযোগ ব্যবহার করে 100 মিটার দূরত্বেও প্যাকেট লস 0.01% এর নিচে থাকে। এই ধরনের নির্ভরযোগ্যতা এই সেটআপগুলিকে কঠোর শিল্প পরিবেশে ভালোভাবে কাজ করতে দেয় যেখানে ডাউনটাইম একেবারেই অগ্রাহ্য।

FAQ

সার্ভো নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থায় পিএলসি মডিউলগুলির কী ভূমিকা?

PLC মডিউলগুলি কোডকে গতিতে রূপান্তর করা এবং সার্ভো নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থায় নির্ভুলতা নিশ্চিত করার জন্য অপরিহার্য। এগুলি সেন্সর সংকেত প্রক্রিয়া করে এবং সার্ভো ড্রাইভগুলিতে নির্দেশনা পাঠায়, টর্ক এবং গতির মতো প্যারামিটারগুলি নজরদারি করে আরামদায়ক গতি নিয়ন্ত্রণ বজায় রাখে।

PLC-সার্ভো ব্যবস্থায় প্রোটোকল সমন্বয় কেন গুরুত্বপূর্ণ?

ইথারনেট/IP বা প্রোফিনেটের মতো প্রোটোকল সমন্বয় PLC এবং সার্ভো প্রবর্ধকগুলির মধ্যে দ্রুত এবং আরামদায়ক ডেটা আদান-প্রদান নিশ্চিত করে, যা নির্ভুল গতি এবং সমন্বয় বজায় রাখার জন্য অপরিহার্য।

PLC ব্যবস্থা কীভাবে ভবিষ্যতের স্কেলযোগ্যতা নিশ্চিত করতে পারে?

অতিরিক্ত ইনপুট/আউটপুট ক্ষমতা নিয়ে ডিজাইন করা এবং প্রসারিত ব্যাকপ্লেন সহ মডিউলার সেটআপ ব্যবহার করা ভবিষ্যতের স্কেলযোগ্যতা এবং ব্যবস্থার আপগ্রেডের সহজতা নিশ্চিত করে।

কেউ কেন বর্জিত ব্যবস্থার চেয়ে ওপেন-আর্কিটেকচার PLC একীভূতকরণ বেছে নেবে?

ওপেন-আর্কিটেকচার ব্যবস্থাগুলি বিভিন্ন প্ল্যাটফর্মের মধ্যে বেশি নমনীয়তা প্রদান করে এবং সম্পূর্ণ পুনর্গঠন ছাড়াই বিভিন্ন ব্যবস্থার সাথে একীভূত হওয়ার ক্ষমতার কারণে এগুলি ক্রমাগত বেছে নেওয়া হয়।