עיצוב מוצלח מערכת בקרת plc מתחיל עם יעדי אוטומציה מוגדרים בבהירות, המתואמים ליעדי הייצור. ניתוחים בתעשייה מראים כי 62% מתקלות באוטומציה נובעות מיעדים לא מתועדים כראוי. כדי למנוע זאת, על הקבוצות:
היעדים המדידים הללו מבטיחים שמערכת הבקרה תתמוך ביעילות התפעולית וביכולת להתרחב לאורך זמן.
מיפוי I/O יעיל מחייב הבחנה בין אותות דיגיטליים (on/off) לאנלוגיים (משתנים). למכשירים בשטח gehören:
בחירת סוג ה-I/O הנכון מבטיחה פרשנות נכונה של האותות ותגובת ממוש מהימנה בתנאי تش exploitation דינמיים.
מערכות PLC תלוות בדרך כלל בשלושה רכיבים עיקריים הפועלים יחד. בלב כל זה נמצא יחידת העיבוד המרכזית, או בקיצור CPU. רכיב זה מפעיל את תוכניות הבקרה ועוסק בכל משימות הרשת בתוך המערכת. לאחר מכן מגיעים מודולי הקלט/פלט. גיבורים קטנים אלו מקבלים אותות מסensores של טמפרטורה, מדדי לחץ ומכשירים שדה אחרים, ומשנים אותם לפורמט שהמחשב יכול להבין. הם מבצעים גם את התפקיד ההפוך, שולחים פולסים חשמליים להפעלת מנועים, פתיחת שסתומים או הפעלת אזעקות בהתאם להוראות שמקבלים מה-CPU. לבסוף, אך בהחלט לא בדרגת חשיבות – מגיע יוניט אספקת החשמל. ברוב הסביבות התעשייתיות נדרשים 24 וולט DC יציבים כדי לשמור על הפעלה חלקה של כל המערכות. יוניטים איכותיים כוללים מעגלי גיבוי למניעת כשל בעת ירידות מתח לא צפויות במפעלים בהם מכונות גדולות נדלקות וכבות ללא הרף.
| תצורה | הכי מתאים עבור | יתרון מכריע |
|---|---|---|
| PLC קבוע | תהליכים פשוטים וסטטיים | מוכן מראש, יעיל מבחינת עלות |
| PLCs מודולריים | פעולות מתוקנות | כניסה/יציאה ניתן להתאמה באמצעות כרטיסי הרחבה |
| PLCs מותקנים בשורה | אוטומציה בקנה מידה גדול | ארכיטקטורת בקרה מרכזית |
בחירת הkonfiguracja הנכונה תלויה מורכבות התהליך, תוכניות הרחבה ומגבלות פיזיות.
כשמדובר ב-PLC מודולריים, גאונים אלו יכולים להתמודד עם עד 64 הרחבות I/O בконפיגורציות המתקדמות ביותר, מה שהופך אותם כמעט מושלמים למערכות שגדלות עם הזמן. מאידך стороны, PLCs קבועים מקטינים את ההוצאות הראשוניות בכ-30 ועד אולי אפילו 45 אחוז עבור התקנות קטנות יותר, אך לאחר ההתקנה אין ממש לאן להתקדם כשנדרשת הרחבה. גם החלל חשוב. מערכות בהרכבה על רקס תופסות בערך פי שניים מהדרוש לאפשרויות קומפקטיות בארונות בקרה, לפי רוב המתקינים שדיברנו איתם. אבל הנה הטריק: למרות שהן תופסות יותר מקום, יחידות בהרכבה על רקס מקלות משמעותית על התפעול והתחזוקה dado שכל הפריטים נמצאים יחד באותו מקום, והטכנאים יכולים להגיע לרכיבים בלי לקרוע קירות או Schränke רק כדי לתקן דבר קטן אחד.
יצרן מרכזי אחד של חלקי רכב החל בשנה שעברה להשתמש במערכות PLC מודולריות על שורות הייצור של סוללות לרכב חשמלי. ההתקנה אפשרה להכניס בהדרגה, במשך כששלוש שנים, רובוטי ריתוך בלייזר וחיישני בדיקת איכות חכמים, תוך שמירה על הפעלה רגילה של המפעל. במקום להוריד מערכות ישנות בשלמותן, גישה זו הקטינה את הוצאות השדרוג בכמעט מחצית, לפי דוחות פנימיים. החיסכון לבדו מהווה טיעון חזק לסיבה שפתרונות חומרה גמישים הופכים כל כך חשובים בסביבות ייצור מתקדמות של ימינו.
תכנות של בקר לוגי מתוכנת (PLC) הופך למעשה את מה שהמכונות צריכות לעשות להוראות ממשיות בהן הן יכולות לעקוב. המערכת מקבלת מידע מסנסורים בזמן אמת, דברים כמו כמה חם משהו נהיה או האם מפסק מסוים נלחץ, ואז מחליטה אילו פעולות ינ undertaken בהמשך. למשל, מנועים שמדליקים כנדרש או שסתומים שנסגרים ברגע הנכון בדיוק. מהנדסים משתמשים בחבילות תוכנה מיוחדות כדי לבנות מערכות בקרה אלו בהתאם לצורך המפעל. חלק מההגדרות ממוקדות על הבטחת תנועת מוצרים באמצעות קווי אריזה במהירות מרבית, בעוד שאחרות דורשות דיוק קיצוני עבור משימות כמו הרכבת חלקים לאוטומובילים, שם גם טעויות קטנות מאוד חשובות.
בחירת שפת התכנות משפיעה על מהירות הפיתוח, גמישות וקלות התפעול:
בחירת השפה צריכה להתאים לרמת המומחיות של הצוות ולעומק היישום.
כל ה-PLC-ים פועלים באמצעות מחזור סריקה רציף:
אופטימיזציה של זמן סריקה—שנוטה להצטמצם לאלפיות השנייה במערכות במהירות גבוהה—מבטיחה שליטה תואמת ודטרמיניסטית, ומקטינה עיכובים בסביבות ייצור מהירות.
השגת אינטגרציה טובה של קלט/פלט תלויה מאוד באיך הכבלים מותקנים מההתחלה. מודולי האנלוג מתמודדים עם האותות המשתנים הנכנסים מרכיבים כמו זוגות תרמיים, בעוד המודולים הדיגיטליים מחוברים למגוון חיישנים מסוג כיבוי/הפעלה, כולל מפסקים מגבילים שאותם רואים בכל מקום. כשמדובר בלחימה בהפרעות אלקטרומגנטיות, כבלים מסולפים עם זוגות מקושרים הם הכי טובים כשמשתמשים גם בבודד גלבני. לפי דוח ניתוח תעשייתי משנת שעברה, בערך 17 אחוז מבעיות האותות במפעלים נובעות למעשה מהפרעות אלקטרומגנטיות. אל תשכחו גם ממגני העומס – הם חיוניים לשמירה על רכיבי ה-PLC היקרים מפני קפיצות מתח לא צפויות וקצר חשמלי מזיקים שיכולים לעצור את התפעול לגמרי.
ציוד שדה מגוון כמו חיישני פוטואלקטריק, שסתומים סולנואידים ומכשירי VFD מתחברים ל-PLC דרך מודולי קלט/פלט. מחקר עדכני מדגיש שבערך 74 אחוז מהבעיות במערכות אוטומציה נובעות מתאמת לקויה בין חיישנים למפעnels, מה שאומר שבדיקת התאמת הרכיבים זה חשוב למדי. לדוגמה, ממירי לחץ בדרך כלל חייבים להתחבר למודול קלט אנלוגי שמוגדר ללוולות זרם כשמדובר בסיגנלי 4 עד 20 מ"א. לעומת זאת, רוב החיישנים קרובים אינדוקטיביים פשוט מתחברים לכניסות דיגיטליות סטנדרטיות של 24V DC. הצלחת החיבורים האלה היא ההבדל הגדול ביציבות המערכת.
כאשר אותות מתחילים להתנהג בצורה לא תקינה, ארקה לקויה נמצאת לעיתים קרובות בראש הרשימה של הסיבות לבעיה. שיטת הנקודה הכוכבית עוזרת מאוד במקרה זה, שכן כל הכבלים המוגנים מחוברים לנקודה אחת בלבד בתצורת שילוב, במקום לרוץ דרך נקודות מרובות כמו במערכות חיבורים סדרתיים. לפי כתב העת Industrial Automation Journal מהשנה שעברה, גישה זו מפחיתה את בעיות לולאות הארקה בכ-שני שלישים! עבור מקומות שבהם יש הרבה רעש חשמלי באוויר, המעבר לחיבורי פיבר אופטי בין יחידות הקלט/פלט המרוחקות לבין יחידת העיבוד המרכזית עוזר לשמור על סביבה נקייה. ואל תשכחו להוסיף את הטבעות המגנטיות הקטנות הנקראות ליבות פריט (ferrite cores) על כבלי אترنت. כמו כן, הפרדת קווי חשמל מקווי בקרה לתעלות נפרדות יוצרת שינוי משמעותי כשמדובר בשימור תקשורת אמינה בתוך מערכות מורכבות.
לפי Automation World משנה שעברה, בדיקה מקיפה מפחיתה בעיות פריסה בסביבות תעשייתיות בכ-שני שליש. כשמדובר ביישום מעשי, סימולציות לולאת חומרה הן מאוד טובות בבדיקה כיצד מערכות בקרה מתפקדות מול תנאים בשטח. בינתיים, שיטות אבחון שונות כמו כ forcing של מצבי קלט/פלט או הגדרת נקודות עצירה יכולות לאתר בעיות זמנים מטרידות שנוטות להיחלף לעין. קחו לדוגמה שורות ייצור רכב – חברות רבות בודקות מאות מצבים שונים של תקלות לפני שהן בכלל חושבות על הכנסת תחנות הלחמה הרובוטיות לייצור מלא. גישה זו עוזרת לתפוס כמעט כל תקלה אפשרית מראש.
מתקנים הפועלים באזורים בעלי סיכון גבוה, כגון מפעלי עיבוד כימי, חייבים לעמוד בדרישות של רמת שלמות הבטיחות SIL 3. בדרך כלל זה כולל הקמת מערכות עם מעבדי גיבוי וכן תצורות קלט/פלט בערוץ כפול. לדוגמה, במפעל לייצור פלדה היה מקרה של תקלה חמורה בהיתקלעות של מערכת הטיילר. מערכת העצירה החירום פעלה כמעט מיידית, והשיגה עצירה של כל החלקים בתנועה תוך 12 מילישניות בלבד. תגובה מהירה שכזו חסכה נזק ציוד בשווי של כ-2.1 מיליון דולר. כשמדובר באבטחת פרוטוקולים, חשוב ביותר לעקוב אחר ההנחיות של ISO 13849 ו-IEC 62061. הכי חשוב, שיטות الإيقاف הקריטיות חייבות לפעול במהירות מספקת כדי להגיב למצבים מסוכנים תוך פחות מ-100 מילישניות.
| פרוטוקול | מהירות | טופולוגיה | מקרי שימוש תעשייתיים |
|---|---|---|---|
| Modbus RTU | 19.2 קילו-בייט לשנייה | מאסטר-סלейב | מערכות קירור וחימום (HVAC), רשתות חיישנים ישנות |
| PROFIBUS DP | 12 מגה-בייט לשנייה | ליניארי | בקרת מנועים, שסתומים בתהליכי ייצור |
| EtherNet/IP | 100 Mbps | כוכב | מערכות ראייה, אינטגרציה של MES |
כל פרוטוקול מציע פשרות במהירות, טופולוגיה ותאימות, מה שמשפיע על התאמה ליישומים מסוימים.
כשטכנולוגיות תפעוליות מחוברות למערכות מידע, זה פותח אפשרויות חדשות לתחזוקה חיזויית באמצעות זרימה מתמדת של נתוני PLC לפלטפורמות אנליטיקה בענן. בחינה עדכנית של פעולות במפעלים חשפה משהו מרשים למדי – מפעלים עם רשתות משולבות זיהו כשלים ב-89 אחוז מהר יותר כאשר יישמו בינה מלאכותית בתהליכי האבחון בזמן אמת, לפי מחקר משנה שעברה. עם זאת, הגדרת המערכת הזו אינה פשוטה. אבטחה נשארת דאגה גדולה, ולכן ברוב המקרים נדרשים אינטראקטים של רשת פרטית וירטואלית מוצפנת, בקרות גישה המבוססות על תפקידי משתמש, כמו גם שער OPC UA שמאפשר להנדסאים לנטר things מרחוק מבלי לסכן את יציבות הרשת כולה. אמצעי אבטחה אלו אולי נראים כעומס נוסף, אך הם חיוניים לשמירה על נתונים תעשייתיים רגישים.
הרכיבים המרכזיים של מערכת בקרת PLC הם יחידת עיבוד מרכזית (CPU), מודולי קלט/פלט (I/O) ויחידת ספק כוח.
קיימים שלושה סוגים עיקריים של PLC: PLC קבוע, PLC מודולרי ו-PLC שמיות על רככה, כאשר כל אחד מהם מתאים לגדלים ועומק מורכבות שונים של פעולות.
לוגיקה של מדרגה משמשת בשל דמיונה למעגלי רеле מסורתיים, מה שעושה אותה אינטואיטיבית עבור חשמלאים וטכנאיי תחזוקה.
מחזור הסריקות של PLC כולל שלושה שלבים: סריקת קלט, הפעלת לוגיקה ועדכון פלט, הכול מבטיח עיבוד ובקרה יעילים.
גנת EMI היא קריטית באינטגרציה של קלט/פלט מאחר שהיא מונעת הפרעות אלקטרומגנטיות שיכולות לגרום לבעיות חמורות בסיגנלים במערכות אוטומציה.
כל הזכויותים © 2024 על ידי Shenzhen QIDA electronic CO.,ltd
EN