मुख्यधारा सर्वो प्रणालियों के लिए कौन से PLC मॉड्यूल उपयुक्त होते हैं?

सर्वो नियंत्रण प्रणालियों में पीएलसी मॉड्यूल के कार्यों की व्याख्या

समग्र प्रणाली कार्यक्षमता में पीएलसी मॉड्यूल की भूमिका

PLC मॉड्यूल सर्वो नियंत्रण प्रणालियों का मूल हैं, जो मूल रूप से कोड को कारखाने के तल पर वास्तविक गति में बदल देते हैं। ये मॉड्यूल एन्कोडर और हमारे द्वारा हर जगह स्थापित की गई लिमिट स्विच सहित सभी प्रकार के सेंसर से आने वाले सिग्नल लेते हैं, और फिर लगभग तुरंत सर्वो ड्राइव को निर्देश भेजते हैं। गति नियंत्रण भाग कई अक्षों को सुचारू रूप से एक साथ काम करने का प्रबंधन करता है, जबकि एनालॉग I/O चीजों जैसे लगाए गए टोर्क और घटकों के गति की निगरानी से निपटता है। यह सब इतनी तेज़ी से होता है कि मशीनें भागों को लगभग 0.01 मिलीमीटर तक सटीकता से स्थिति दे सकती हैं। इस तरह की सटीकता CNC मशीनों को चलाते समय बहुत महत्वपूर्ण होती है, जहाँ छोटी से छोटी त्रुटि उत्पादों के पूरे बैच को खराब कर सकती है।

आधुनिक PLC मॉड्यूल को परिभाषित करने वाली प्रमुख हार्डवेयर विशेषताएँ

आधुनिक PLC मॉड्यूल तीन मुख्य हार्डवेयर उन्नति द्वारा परिभाषित किए जाते हैं:

• प्रसंस्करण गति : 32-बिट प्रोसेसर जो 10 ns चक्र में निर्देश निष्पादित करते हैं
• I/O घनत्व : 32+ डिजिटल चैनलों या 16 एनालॉग इनपुट का समर्थन करने वाले कॉम्पैक्ट डिज़ाइन
• संचार इंटरफ़ेस : ईथरकैट, प्रोफीनेट या ईथरनेट/आईपी के लिए एकीकृत पोर्ट

ये क्षमताएँ निर्धारक प्रदर्शन बनाए रखते हुए जटिल इंटरपोलेटेड गति प्रोफाइल को संभालने में सक्षम बनाती हैं। सर्वो एप्लीकेशन के लिए आवश्यक उच्च-गति काउंटर मॉड्यूल एन्कोडर पल्स को 1 मेगाहर्ट्ज से अधिक दर पर प्रोसेस कर सकते हैं।

संचार और I/O मॉड्यूल का एक ही चेसिस में एकीकरण

मॉड्यूलर पीएलसी एकीकृत बैकप्लेन के माध्यम से संचार और आई/ओ कार्यों को एकीकृत करते हैं जो निर्धारक डेटा स्थानांतरण सुनिश्चित करता है। एकल चेसिस में शामिल हो सकते हैं:

यह एकीकरण वितरित आर्किटेक्चर की तुलना में 40% तक वायरिंग जटिलता को कम करता है और 2 मिलीसेकंड से कम के साइकिल समय का समर्थन करता है, जिससे उच्च-परिशुद्धता सर्वो समन्वय संभव होता है।

पीएलसी मॉड्यूल और सर्वो पारिस्थितिकी तंत्र के बीच संगतता का आकलन

हार्डवेयर संगतता: वोल्टेज, धारा और मॉड्यूल विनिर्देशों को संरेखित करना

सब कुछ एक साथ काम करना शुरू करने के लिए पहले यह जाँचना आवश्यक है कि पीएलसी मॉड्यूल और सर्वो के बीच विद्युत संबंध तथा भौतिक सेटअप वास्तव में मेल खा रहे हैं या नहीं। अधिकांश औद्योगिक पीएलसी प्रणालियाँ 24 वोल्ट डीसी बिजली पर चलती हैं, हालाँकि वे उस कार्यभार के आधार पर 2 ऐम्पियर से लेकर 20 ऐम्पियर तक की धारा संभाल सकती हैं जिसे वे संभाल रही हैं। पिछले वर्ष के PR न्यूज़ वायर डेटा के अनुसार, गति नियंत्रण से जुड़ी लगभग एक चौथाई समस्याओं का कारण गलत वोल्टेज सेटिंग्स या धारा क्षमता की कमी होती है। सेटअप करते समय, इंजीनियरों के लिए बैकप्लेन धारा सीमाओं की दोहरी जाँच करना, यह सुनिश्चित करना कि मॉड्यूल अपने निर्धारित स्थानों में ठीक से फिट बैठें, और यह सत्यापित करना आवश्यक है कि DIN रेल्स पर सब कुछ सही ढंग से माउंट होगा। अन्यथा संचालन के दौरान घटकों के अत्यधिक गर्म होने या संपर्क खोने जैसी गंभीर समस्याएँ हो सकती हैं। उच्च घनत्व वाले एनालॉग इनपुट/आउटपुट मॉड्यूल को लीजिए—इन्हें नियमित डिजिटल मॉड्यूल की तुलना में कैबिनेट के अंदर लगभग 10 से 15 प्रतिशत अतिरिक्त जगह की आवश्यकता होती है, क्योंकि वे अधिक ऊष्मा उत्पन्न करते हैं और बेहतर वायु प्रवाह की आवश्यकता होती है।

मिलान संचार प्रोटोकॉल: EtherNet/IP, Modbus TCP, और PROFINET

PLC और सर्वो एम्पलीफायर के बीच सुचारु रूप से डेटा आदान-प्रदान करने के मामले में सही प्रोटोकॉल संरेखण प्राप्त करना बहुत महत्वपूर्ण होता है। आजकल लगभग तीन-चौथाई औद्योगिक नेटवर्क EtherNet/IP या PROFINET पर निर्भर करते हैं, जो आमतौर पर 1 मिलीसेकंड से कम प्रतिक्रिया समय प्रदान करते हैं। यह काफी तेज़ गति है। इसके विपरीत, Modbus TCP पुराने सिस्टम में अभी भी मौजूद है लेकिन अक्सर प्लस या माइनस 5 मिलीसेकंड से अधिक के सिंक देरी के कारण पिछड़ जाता है। यदि हमें गति की सटीकता पर कड़ा नियंत्रण चाहिए तो यह ठीक नहीं है। एक साथ काम कर रहे कई अक्षों के साथ काम करते समय, अधिकांश लोग CIP Motion या PROFIdrive विशिष्टताओं का समर्थन करने वाले प्रोटोकॉल का उपयोग करते हैं क्योंकि वे उन अक्षों को पूरे बोर्ड में मिलीसेकंड के अंशों के भीतर सिंक में रखते हैं।

विशिष्ट बनाम ओपन-आर्किटेक्चर PLC-सर्वो एकीकरण

CC-Link IE जैसी स्वामित्व वाली प्रणालियों का प्रदर्शन आमतौर पर बेहतर होता है क्योंकि विक्रेता अपने हार्डवेयर के लिए उन्हें विशेष रूप से सुधार सकते हैं। लेकिन OPC UA और MQTT जैसे खुले मानक निर्माताओं को विभिन्न प्लेटफॉर्म के बीच काम करने में काफी अधिक स्वतंत्रता प्रदान करते हैं। हाल की उद्योग रिपोर्ट्स में दर्शाया गया है कि लगभग दो तिहाई स्वचालन पेशेवर ऐसी मॉड्यूलर PLC सेटअप के साथ जा रहे हैं जो दोनों प्रकार की वास्तुकला के साथ काम करते हैं। इस संयोजन के कारण वास्तव में हाइब्रिड संचार मॉड्यूल में प्रति वर्ष लगभग 14 प्रतिशत की दर से निरंतर वृद्धि हो रही है। यहाँ वास्तविक लाभ यह है कि पुरानी सर्वो नेटवर्क प्रणालियों को आधुनिक IIoT बुनियादी ढांचे की ओर धीरे-धीरे अपग्रेड किया जा सकता है, बिना सब कुछ फेंककर शुरुआत से फिर से शुरू करने की आवश्यकता के।

सर्वो अनुप्रयोगों के लिए I/O और संचार इंटरफेस का आकार निर्धारित करना

I/O और संचार इंटरफेस का उचित आकार निर्धारण PLC मॉड्यूल और सर्वो प्रणालियों के बीच विश्वसनीय पारस्परिक क्रिया सुनिश्चित करता है, जो तुरंत आवश्यकताओं को भविष्य की स्केलेबिलिटी के साथ संतुलित करता है।

स्वचालन कार्यों के लिए डिजिटल, एनालॉग और विशेष इनपुट/आउटपुट आवश्यकताओं का आकलन

सर्वो अनुप्रयोगों के लिए इनपुट/आउटपुट वर्गीकरण की सावधानीपूर्वक आवश्यकता होती है:

• डिजिटल इनपुट/आउटपुट लिमिट स्विच और रिले स्थिति जैसे असतत संकेतों को संभालता है।
• एनालॉग इनपुट/आउटपुट टोक़ फीडबैक और तापमान सहित निरंतर डेटा स्ट्रीम का प्रबंधन करता है, जहाँ सटीक कार्यों के लिए लगभग 12-बिट रिज़ॉल्यूशन की अनुशंसा की जाती है।
• विशिष्ट मॉड्यूल , जैसे एन्कोडर इनपुट के लिए उच्च-गति काउंटर या स्टेपर मोटर्स के लिए PWM आउटपुट, अद्वितीय अनुप्रयोग आवश्यकताओं को पूरा करते हैं। 2023 के एक स्वचालन अनुसंधान अध्ययन के अनुसार, इनपुट/आउटपुट विशिष्टताओं में अमिलन के कारण एकीकरण विफलताओं का 27% होता है, जो व्यापक योजना बनाने के महत्व को रेखांकित करता है।

फ़ील्ड डिवाइसेज़ के साथ I/O पोर्ट्स का मिलान: सेंसर, एक्चुएटर और ड्राइव

फील्ड डिवाइसेज़ से कनेक्ट होते समय आई/ओ क्षमताओं को सही ढंग से प्राप्त करना तेजी से चल रहे उत्पादन वातावरण में धीमापन से बचने के लिए आवश्यक है। उदाहरण के लिए, एक सामान्य पैकेजिंग लाइन पर विचार करें—फोटोइलेक्ट्रिक सेंसर अक्सर 24V डीसी सिंकिंग इनपुट के साथ सबसे अच्छा काम करते हैं, जबकि उन समानुपाती वाल्व को आमतौर पर 4 से 20 mA एनालॉग आउटपुट की आवश्यकता होती है। कई शीर्ष उपकरण निर्माताओं ने इस समस्या को समझ लिया है और कई अलग-अलग सिग्नल प्रकारों को संभालने में सक्षम इन कॉन्फ़िगर करने योग्य आई/ओ चैनलों का उत्पादन शुरू कर दिया है। इस तरह की लचीलापन उन सभी सुसंगतता समस्याओं को कम कर देता है जो मॉड्यूल और डिवाइस के बीच प्रतिष्ठापन टीमों को पहले काफी परेशान करती थीं।

स्केलेबिलिटी और भविष्य के विस्तार की क्षमता सुनिश्चित करना

स्केलेबिलिटी के लिए डिज़ाइन करते समय, अधिकांश विशेषज्ञ नवीनतम 2024 स्वचालन मानकों के अनुसार वर्तमान में आवश्यकता से लगभग 10 से 20 प्रतिशत अधिक इनपुट/आउटपुट क्षमता बनाने का सुझाव देते हैं। विस्तार योग्य बैकप्लेन के साथ आने वाले मॉड्यूलर पीएलसी सेटअप यहाँ विशेष रूप से उत्कृष्ट हैं क्योंकि वे निर्माताओं को समय के साथ टुकड़े-टुकड़े में अपग्रेड करने की अनुमति देते हैं। अधिक ड्राइव कनेक्शन की आवश्यकता है? बस सब कुछ तोड़े बिना एक अतिरिक्त PROFINET कार्ड स्लॉट करें। इस विधि के इतनी अच्छी होने का कारण यह है कि यह उत्पादन आवश्यकताओं के बदलने और बढ़ने के साथ भी एक मिलीसेकंड से कम के सुपर त्वरित साइकिल समय को बनाए रखते हुए वास्तविक समय संचालन के लिए पर्याप्त तेज़ गति से सिस्टम को चलाता रहता है।

वास्तविक दुनिया का एकीकरण: पीएलसी-सर्वो नेटवर्क में संचार प्रदर्शन

पीएलसी और सर्वो ड्राइव के बीच वास्तविक समय डेटा प्रवाह का समकालन

औद्योगिक स्वचालन की बात आती है, तो पीएलसी मॉड्यूल और सर्वो ड्राइव के बीच विश्वसनीय डेटा स्थानांतरण प्राप्त करना वास्तव में महत्वपूर्ण होता है। घड़ी का समय भी बहुत सटीक होना चाहिए - हम बात कर रहे हैं कि पिछले साल की ऑटोमेशन परफॉरमेंस रिपोर्ट के अनुसार, गति पर चल रही किसी भी चीज़ के लिए सिंक त्रुटियाँ प्लस या माइनस 50 माइक्रोसेकंड के भीतर रहनी चाहिए। आजकल, लोग वास्तविक समय में कमांड भेजने के लिए एडवांस्ड कम्युनिकेशन प्रोटोकॉल जैसे एथरनेट/IP और प्रोफ़ीनेट पर निर्भर करते हैं। इसका व्यावहारिक अर्थ क्या है? मोटर्स लगभग ठीक उसी जगह रुक जाते हैं जहाँ उन्हें रुकना चाहिए, आमतौर पर लक्ष्य से लगभग एक दसवां हिस्सा डिग्री तक का अंतर रहता है। उदाहरण के लिए धातु स्टैम्पिंग प्रेस को लीजिए। जब निर्माता पुराने ढंग के पल्स सिग्नल के बजाय अपने पीएलसी को सीधे सर्वो नेटवर्क से जोड़ते हैं, तो उन्हें कुछ अविश्वसनीय देखने को मिलता है। टूल संरेखण का समय पहले जहाँ बहुत लंबा लगता था, अब वह चार गुना तेज़ हो जाता है। जब आप उन उत्पादन गतियों पर विचार करते हैं, तो यह समझ में आता है कि समय कितना महत्वपूर्ण हो जाता है।

केस अध्ययन: एक पैकेजिंग लाइन में PROFINET-आधारित PLC-सर्वो समन्वय का क्रियान्वयन

मिडवेस्ट में एक कैंडी पैकेजिंग संयंत्र ने अपने गति नियंत्रण व्यवस्था में गंभीर उन्नयन किया जब उसने पुरानी CANopen तकनीक को PROFINET IRT के साथ बदल दिया। व्यवहार में इसका क्या अर्थ है? खैर, प्रतिक्रिया समय 8 मिलीसेकंड से घटकर केवल 1.2 मिलीसेकंड रह गया, और यह सभी 12 अलग-अलग अक्षों पर सिंक्रनाइज़्ड रहा। परिणाम खुद बयान करते हैं - उत्पाद जाम लगभग दो तिहाई (67%) तक कम हो गए और कुल उत्पादन गति में 25% की वृद्धि हुई। काफी प्रभावशाली। पृष्ठभूमि में, PLC की विशेष मोशन कंट्रोल CPU तीन अलग सर्वो कैबिनेटों में फैले 1,200 इनपुट/आउटपुट बिंदुओं को संभाल रही थी। इस तरह का प्रदर्शन आजकल PLC मॉड्यूल तकनीक की क्षमता को दर्शाता है कि यह आज क्या संभाल सकती है।

उच्च-गति सर्वो नियंत्रण में PLC मॉड्यूल के लिए प्रदर्शन मानक

आज के बाजार में सबसे अच्छे पीएलसी मॉड्यूल 32 एक्सिस तक वाली प्रणालियों के लिए 2 मिलीसेकंड से कम के साइकिल समय को संभाल सकते हैं। गति नियंत्रण प्रयोगशाला (मोशन कंट्रोल लैब) के 2023 के परीक्षणों के अनुसार, आपातकालीन रोक स्थिति में भी ये जिटर स्तर 5 माइक्रो सेकंड से कम रखते हैं। इन उन्नत प्रणालियों में ड्यूल प्रोसेसर डिज़ाइन का उपयोग किया जाता है, जहाँ एक संचार को पूरी तरह से संभालता है जबकि दूसरा वास्तविक तर्क चलाने का काम करता है। इस पृथक्करण के कारण 1 किलोहर्ट्ज़ की दर पर सर्वो अद्यतन किया जा सकता है बिना एनालॉग इनपुट पठन को प्रभावित किए। इन्हें वितरित I/O मॉड्यूल के साथ जोड़ने से भी चीजें सुचारू रूप से चलती रहती हैं। ईथरकैट कनेक्शन का उपयोग करके 100 मीटर की दूरी तक पैकेट नुकसान 0.01% से कम बना रहता है। इस तरह की विश्वसनीयता इन सेटअप को कठोर औद्योगिक वातावरण में अच्छा काम करने योग्य बनाती है जहाँ बंदी का विकल्प नहीं होता है।

सामान्य प्रश्न

सर्वो नियंत्रण प्रणालियों में पीएलसी मॉड्यूल की क्या भूमिका होती है?

PLC मॉड्यूल सर्वो नियंत्रण प्रणालियों में कोड को गति में बदलने और सटीकता सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं। वे सेंसर संकेतों को संसाधित करते हैं और सर्वो ड्राइव को निर्देश भेजते हैं, जिससे गति नियंत्रण सुचारु रहता है और टोक़ और गति जैसे मापदंडों की निगरानी होती है।

PLC-सर्वो प्रणालियों में प्रोटोकॉल संरेखण क्यों महत्वपूर्ण है?

ईथरनेट/IP या प्रोफीनेट जैसा प्रोटोकॉल संरेखण PLC और सर्वो एम्पलीफायर के बीच तेज़ और सुचारु डेटा आदान-प्रदान सुनिश्चित करता है, जो सटीक गति और समन्वय बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है।

PLC प्रणालियाँ भविष्य की स्केलेबिलिटी को कैसे सुनिश्चित कर सकती हैं?

अतिरिक्त इनपुट/आउटपुट क्षमता के साथ डिज़ाइन करना और विस्तार योग्य बैकप्लेन के साथ मॉड्यूलर सेटअप का उपयोग करना भविष्य की स्केलेबिलिटी और प्रणाली अपग्रेड में आसानी सुनिश्चित करता है।

कोई व्यक्ति विशिष्ट प्रणालियों के बजाय ओपन-आर्किटेक्चर PLC एकीकरण को क्यों चुन सकता है?

ओपन-आर्किटेक्चर प्रणालियाँ विभिन्न प्लेटफॉर्मों में अधिक लचीलापन प्रदान करती हैं और बिना पूर्ण परिवर्तन के विविध प्रणालियों के साथ एकीकरण की उनकी क्षमता के कारण बढ़ती लोकप्रियता प्राप्त कर रही हैं।