Რომელი PLC მოდულები ემთხვევა მთავარ სერვო სისტემებს?

PLC მოდულების ფუნქციების გაგება სერვო კონტროლის სისტემებში

PLC მოდულების როლი სისტემის სრული ფუნქციონირების უზრუნველყოფაში

PLC მოდულები სერვო კონტროლის სისტემების ბირთვს წარმოადგენს და ძირეულად კოდს ფაქტობრივ მოძრაობად გარდაქმნის საწარმოში. ეს მოდულები სიგნალებს იღებენ სხვადასხვა სენსორებიდან, მათ შორის ენკოდერებიდან და ზღვარი სარქვლებიდან, რომლებიც ყველგან ვადგენთ, და თითქმის დაუყოვნებლივ აგზავნიან ინსტრუქციებს სერვო მძრავებს. მოძრაობის კონტროლის ნაწილი უზრუნველყოფს რამდენიმე ღერძის უწყვეტ თანამშრომლობას, ხოლო ანალოგური I/O კომპონენტები კი მუშაობენ იმის მონიტორინგზე, თუ რამდენი ტორქი მიმდინარეობს და რამდენად სწრაფად მოძრაობს კომპონენტები. ეს ყველაფერი იმდენად სწრაფად ხდება, რომ მანქანები ნაწილებს ზუსტად ადგენენ 0.01 მილიმეტრის სიზუსტით ორივე მიმართულებით. ასეთი სიზუსტე მნიშვნელოვან მნიშვნელობას აქვს CNC მანქანების გაშვებისას, სადაც უმცირესი შეცდომებიც კი შეიძლება მთელი ნაგულის გაფუჭება გამოიწვიოს.

Მოდერნული PLC მოდულების განმსაზღვრელი ძირეული ჰარდვერული თვისებები

Მოდერნულ PLC მოდულებს სამი ძირეული ჰარდვერული განვითარების მიხედვით განსაზღვრავენ:

• Გადამუშავების სიჩქარე : 32-ბიტიანი პროცესორები, რომლებიც ინსტრუქციებს 10 ნს ციკლში ასრულებენ
• I/O სიხშირე : 32+ ციფრული ან 16 ანალოგური შეყვანის მხარდაჭერით კომპაქტური კონსტრუქციები
• Კომუნიკაციის ინტერფეისები : ინტეგრირებული პორტები EtherCAT, PROFINET ან Ethernet/IP-სთვის

Ეს შესაძლებლობები საშუალებას აძლევს რთული ინტერპოლირებული მოძრაობის პროფილების დამუშავებას დეტერმინირებული წარმადობის შენარჩუნებით. სერვო პრიგზისთვის აუცილებელი მაღალი სიჩქარის სათვალთვალო მოდულები შეუძლიათ დამთვლელის იმპულსების დამუშავება 1 მეგაჰერთზე მეტი სიჩქარით.

Კომუნიკაციისა და I/O მოდულების ინტეგრაცია ერთ და იმავე შასში

Მოდულური PLC-ები კავშირგაბანდას და I/O ფუნქციებს ინტეგრირებენ გაეдинიანებული ბექპლეინების მეშვეობით, რომლებიც უზრუნველყოფს დეტერმინირებულ მონაცემთა გადაცემას. ერთი შასი შეიძლება შეიცავდეს:

Ეს კონსოლიდაცია 40%-ით ამცირებს გაშლის სირთულეს დაშლილი არქიტექტურების შედარებით და მხარს უჭერს ციკლურ პერიოდებს 2 მს-ზე ნაკლებს, რაც საშუალებას აძლევს მაღალი სიზუსტის სერვო კოორდინაციას.

PLC მოდულებისა და სერვო ეკოსისტემების თავსებადობის შეფასება

Აპარატურული თავსებადობა: ძაბვის, დენის და მოდულის სპეციფიკაციების შესაბამისობა

Ყველაფრის ერთად მუშაობის უზრუნველყოფა იწყება იმით, რომ შეამოწმოთ, ემთხვევა თუ არა PLC მოდულებსა და სერვომამოძრავებლებს შორის ელექტრული კავშირები და ფიზიკური კონფიგურაცია ერთმანეთს. უმეტეს სამრეწველო PLC სისტემას 24 ვოლტიანი მუდმივი დენი სჭირდება, თუმცა ისინი შეძლებენ დენის დიაპაზონის მორგებას 2 ამპერიდან 20 ამპერამდე, დამოკიდებული იმაზე, თუ რა ტიპის დატვირთვას ასრულებენ. PR Newswire-ის მონაცემების მიხედვით, წინა წლის მოძრაობის კონტროლის პრობლემების მეოთხედი დაკავშირებული იყო ან ძაბვის არასწორ მნიშვნელობებთან, ან დენის სიმძლავრის არასაკმარისობასთან. სისტემის მორგებისას ინჟინრებმა უნდა დაადასტურონ უკანა სადინრის დენის ლიმიტები, დარწმუნდნენ, რომ მოდულები სწორად ემთხვევა მათ განკუთვნილ ადგილებს და შეამოწმონ, რომ ყველაფერი სწორად დამაგრდება DIN რელსებზე. წინააღმდეგ შემთხვევაში შეიძლება წარმოიშვას სერიოზული პრობლემები, როგორიცაა კომპონენტების გადახურება ან კავშირის დაკარგვა მუშაობის დროს. მაგალითად, ავლების მაღალი სიმჭიდროვის ანალოგური შეყვანის/გამოყვანის მოდულები კაბინეტში ჩვეულებრივი ციფრული მოდულების შედარებით დაახლოებით 10-15 პროცენტით მეტი სივრცე საჭიროებს, რადგან ისინი მეტ სითბოს გამოყოფენ და უკეთესი ჰაერის ნაკადი სჭირდებათ.

Შესაბამისი კომუნიკაციის პროტოკოლები: EtherNet/IP, Modbus TCP და PROFINET

Მნიშვნელოვანია სწორი პროტოკოლის შესაბამისობის დაცვა, როდესაც საქმე ეხება მონაცემთა გლუვ გაცვლას PLC-ებსა და სერვო ამპლიფიკატორებს შორის. დღესდღეობით, მრეწველობის ქსელების დაახლოებით სამი მეოთხედი მორგებულია EtherNet/IP ან PROFINET-ზე, რომლებიც ჩვეულებრივ იძლევიან რეაგირების დროს ერთი მილიწამის ქვეშ. ეს საკმაოდ სწრაფია. მეორე მხრივ, Modbus TCP კი ძველ სისტემებში გამყარდა, მაგრამ ხშირად ჩამორჩება სინქრონიზაციის დაგვიანებით, რომელიც ხშირად აღემატება ±5 მილიწამს. ეს არ არის კარგი ამონახსნი, თუ მოძრაობის სიზუსტის მკაცრი კონტროლი გვჭირდება. როდესაც საქმე ეხება რამდენიმე ღერძის ერთობლივ მუშაობას, უმეტესობა ირჩევს პროტოკოლებს, რომლებიც მხარს უჭერენ CIP Motion ან PROFIdrive სპეციფიკაციებს, რადგან ისინი ამ ღერძებს მილიწამის წილების განმავლობაში ასინქრონებს.

Პატენტური წინააღმდეგობა ღია არქიტექტურის PLC-სერვო ინტეგრაციას

CC-Link IE-ის მსგავსი პროპრიეტალური სისტემები უკეთ მუშაობს, რადგან მწარმოებლებს შეუძლიათ მათი ზუსტად მათი საკუთარი აპარატურისთვის გასაუმჯობესებლად მორგება. თუმცა, OPC UA და MQTT-ის მსგავსი ღია სტანდარტები მწარმოებლებს ბევრად მეტ თავისუფლებას აძლევს სხვადასხვა პლატფორმებზე მუშაობის დროს. ახლანდელი მრეწველობის ანგარიშების თანახმად, ავტომატიზაციის დაახლოებით 2/3 სპეციალისტი ირჩევს მოდულურ PLC კონფიგურაციებს, რომლებიც ორივე ტიპის არქიტექტურასთან ერთად მუშაობს. ეს კომბინაცია სინამდვილეში წარმოადგენს ჰიბრიდული კომუნიკაციის მოდულების მუდმივი ზრდის საშუალებას წლიურად დაახლოებით 14 პროცენტით. აქ ნამდვილი უპირატესობა მდგომარეობს ძველი სერვო ქსელის სისტემების ნელი განახლების შესაძლებლობაში თანამედროვე IIoT ინფრასტრუქტურისკენ, ყველაფრის გადაყრის და საწყისი ეტაპიდან დაწყების გარეშე.

I/O-სა და კომუნიკაციის ინტერფეისების ზომები სერვო აპლიკაციებისთვის

I/O-სა და კომუნიკაციის ინტერფეისების შესაბამისად ზომების დაცვა უზრუნველყოფს PLC მოდულებსა და სერვო სისტემებს შორის საიმედო ურთიერთქმედებას, რაც ასახავს მიმდინარე მოთხოვნებს მომავალი მასშტაბირებადობის გათვალისწინებით.

Ავტომატიზაციის დავალებებისთვის ციფრული, ანალოგური და სპეციალური I/O მოთხოვნების შეფასება

Სერვო აპლიკაციები მოითხოვს I/O-ის ზუსტ კლასიფიკაციას:

• Დიგიტალური I/O აღწერს დისკრეტულ სიგნალებს, როგორიცაა ლიმიტ სიგნალიზაცია და რელეს სტატუსები.
• Ანალოგური I/O მართავს უწყვეტ მონაცემთა ნაკადებს, როგორიცაა კრუძის უკუკავშირი და ტემპერატურა, ზუსტი დავალებებისთვის რეკომენდებულია 12-ბიტიანი გაფართოება.
• Სპეციალიზებული მოდულები , როგორიცაა სიჩქარის მაღალი რიცხვითი მნიშვნელობები ენკოდერის შეყვანებისთვის ან PWM გამომავალი მოწყობილობები სვლის ძრავებისთვის, აკმაყოფილებს უნიკალურ აპლიკაციურ მოთხოვნებს. 2023 წლის ავტომატიზაციის კვლევის მიხედვით, ინტეგრაციის 27% შეცდომა მიმდევრობის არასწორი სპეციფიკაციიდან გამომდინარეობს, რაც ზედმეტად ადასტურებს დეტალური დაგეგმვის მნიშვნელობას.

I/O პორტების შესაბამისობა ველურ მოწყობილობებთან: სენსორები, აქტუატორები და მძრავები

Ველის მოწყობილობებთან შეერთებისას I/O შესაძლებლობების სწორად მიღება აუცილებელია სწრაფად მოძრავი საწარმო გარემოებისთვის შეჩერების თავიდან ასაცილებლად. ავიღოთ, მაგალითად, ტიპიური დაშელვის ხაზი: ფოტოელექტრული სენსორები ხშირად უკეთესად მუშაობს 24V DC ჩამტვირთავი შეყვანებით, ხოლო პროპორციული კლაპანები ზოგადად მოითხოვს 4-დან 20 მA-მდე ანალოგურ გამომავალს. მრავალმა უმაღლესმა მოწყობილობის დამამზადებელმა აღიარა ეს პრობლემა და დაიწყო კონფიგურირებადი I/O არხების წარმოება, რომლებიც რამდენიმე სხვადასხვა სიგნალის ტიპის მომსახურებას უზრუნველყოფს. ასეთი ლაგი შესაძლებლობა ამცირებს მოდულებსა და მოწყობილობებს შორის თავსებადობის პრობლემებს, რაც ადრე ხშირად აქმნიდა სირთულეებს მონტაჟის გუნდებისთვის.

Მასშტაბირებადობისა და მომავალში გაფართოების შესაძლებლობის უზრუნველყოფა

Მასშტაბირებადობისთვის დიზაინის შემუშავებისას უმეტესობა ექსპერტი იმდენი შეყვანის/გამოყვანის სიმძლავრის გათვალისწინებას ირჩევს, რამდენიც ამჟამად არის საჭირო, დაახლოებით 10-20%-ით მეტი, როგორც ეს 2024 წლის ავტომატიზაციის სტანდარტებშია მითითებული. მოდულური PLC კონფიგურაციები, რომლებსაც გაფართოებადი ბექპლეინები აქვთ, აქ განსაკუთრებით კარგად გამოიჩნებიან, რადგან ისინი მწარმოებლებს საშუალებას აძლევს დროთა განმავლობაში ნაბიჯ-ნაბიჯ განახლება შეასრულონ. მეტი დრაივის შეერთების საჭიროების შემთხვევაში? უბრალოდ ჩადეთ დამატებითი PROFINET კარტა, ნაცვლად იმისა, რომ ყველაფერი დაშლით. ამ მეთოდის ეს უპირატესობა იმაში მდგომარეობს, რომ სისტემას შეუცვლელად მაღალი სიჩქარით უნარჩუნდება რეალური დროის ოპერაციების შესრულების შესაძლებლობა, მილიწამზე ნაკლები ციკლური დრო ინარჩუნებს, მიუხედავად იმისა, რომ წარმოების მოთხოვნები იცვლება და იზრდება.

Რეალური ინტეგრაცია: კავშირგბაშის შესრულების მაჩვენებელი PLC-სერვო ქსელებში

Რეალური დროის მონაცემთა ნაკადის სინქრონიზაცია PLC-ს და სერვო დრაივებს შორის

Ინდუსტრიულ ავტომატიზაციაში PLC მოდულებსა და სერვომძრავებს შორის საიმედო მონაცემთა გადაცემა მნიშვნელოვან როლს ასახავს. სინქრონიზაციის დროც კიდევ უფრო მნიშვნელოვანია — როგორც წელს გამოქვეყნებული Automation Performance Report-ის მიხედვით, სინქრონიზაციის შეცდომა უნდა იყოს ±50 მიკროწამის ფარგლებში ნებისმიერი სიჩქარის მქონე პროცესისთვის. დღესდღეობით სპეციალისტები საკმარისად იყენებენ სინქრონულ კომუნიკაციის პროტოკოლებს, როგორიცაა EtherNet/IP და PROFINET, რომლებიც საშუალებას აძლევენ ბრძანებების რეალურ დროში გადაცემას. რა გულისხმობს ეს პრაქტიკაში? ძრავები ისე იქნებიან შეჩერებული, როგორც უნდა, სამიშვნელოდ მიზნიდან მხოლოდ მეათედი გრადუსით გადახრით. მაგალითად, მეტალის სტამპირების პრესები. როდესაც მწარმოებლები პირდაპირ აკავშირებენ საკუთარ პლკ-ებს სერვო ქსელებთან, ძველი იმპულსური სიგნალების ნაცვლად, მათ შეუძლიათ დაინახონ რაღაც გასაოცარი. ინსტრუმენტის გასწორება, რაც ადრე საკმაოდ დიდ დროს მოჰყავდა, ახლა ხდება ოთხჯერ უფრო სწრაფად. ეს ლოგიკურია, თუ გავითვალისწინებთ, თუ რამდენად მნიშვნელოვანია დროის ზუსტი დაცვა ასეთ სიჩქარეებში.

Შემთხვევის ანალიზი: PROFINET-ზე დაფუძნებული PLC-სერვო კოორდინაციის განხორციელება შეფუთვის ხაზზე

Შემწვარის შეფუთვის ქარხანა აშშ-ის შუა ზოლში მოახდინა მოძრაობის კონტროლის სისტემის მნიშვნელოვანი განახლება, როდესაც ჩაანაცვლა ძველი CANopen ტექნოლოგია PROFINET IRT-ით. პრაქტიკაში ეს რას ნიშნავს? პასუხის დრო მკვეთრად შემცირდა 8 მილიწამიდან მხოლოდ 1,2 მს-მდე, ხოლო 12 სხვადასხვა ღერძის სინქრონიზაცია შენარჩუნდა. შედეგები თავად საუბრობს – პროდუქტის დაბლოკვები შემცირდა თითქმის ორი მესამედით (67%) და საერთო წარმოების სიჩქარე გაიზარდა 25%-ით. საკმაოდ შთამბეჭდავი მონაცემები. ფონზე, PLC-ის სპეციალური Motion Control CPU მუშაობდა 1,200 შეყვანის/გამოყვანის წერტილზე, რომლებიც განლაგებული იყო სამ სერვო კაბინეტში. ასეთი შესრულება აჩვენებს, თუ რამდენად წინ წავიდა PLC მოდულების ტექნოლოგია იმის მიმართ, თუ რას უძლებს ის დღეს.

PLC მოდულების შესრულების საზომი მაჩვენებლები მაღალი სიჩქარის სერვო კონტროლში

Საუკეთესო PLC მოდულები ბაზარზე დღეს შეძლებენ 2 მილიწამზე ნაკლები ციკლური დროის მართვას 32 ღერძამდე სისტემებისთვის. ისინი ასევე უმკლავდებიან ჯითერის დონეს 5 მიკროწამზე ნაკლებით, მიუხედავად იმისა, გაჩერების შემთხვევაში, მოძრაობის კონტროლის ლაბორატორიის 2023 წლის გამოცდილი მონაცემების მიხედვით. ამ განვითარებულ სისტემებში ორმაგი პროცესორის დიზაინი გამოიყენება, სადაც ერთი მართავს კომუნიკაციას, ხოლო მეორე ასრულებს ლოგიკურ ფუნქციებს. ეს გამიჯვნა საშუალებას აძლევს სერვოს 1 კილოჰერციანი განახლების ჩატარებას ანალოგური შეყვანის მონაცემების დაზიანების გარეშე. მათთან დისტრიბუციული I/O მოდულების წყვილის შექმნა უზრუნველყოფს სისტემის უწყვეტ მუშაობას. 100 მეტრიან მანძილზე EtherCAT შეერთებების გამოყენებისას პაკეტების დაკარგვა 0.01%-ზე ნაკლებია. ასეთი საიმედოობა საშუალებას აძლევს ამ სისტემებს მუშაობას რთულ სამრეწვლო გარემოში, სადაც შეჩერება შეუძლებელია.

Ხელიკრული

Რა როლი აქვს PLC მოდულებს სერვო კონტროლის სისტემებში?

PLC მოდულები არის გადამწყვეტი კოდის მოძრაობად გარდაქმნისა და სერვო კონტროლის სიზუსტის უზრუნველყოფისთვის. ისინი დამუშავებენ სენსორების სიგნალებს და აგზავნიან ინსტრუქციებს სერვო ამპლიფიკატორებს, უზრუნველყოფენ მოძრაობის სწორ კონტროლს და აკონტროლებენ პარამეტრებს, როგორიცაა ბრუნვის მომენტი და სიჩქარე.

Რატომ არის პროტოკოლების შეთანხმება მნიშვნელოვანი PLC-სერვო სისტემებში?

Პროტოკოლების შეთანხმება, მაგალითად EtherNet/IP ან PROFINET, უზრუნველყოფს სწრაფ და უწყვეტ მონაცემთა გაცვალებას PLC-ებსა და სერვო ამპლიფიკატორებს შორის, რაც მნიშვნელოვანია ზუსტი მოძრაობისა და სინქრონიზაციის შესანარჩუნებლად.

Როგორ შეიძლება PLC სისტემებმა უზრუნველყონ მომავალში მასშტაბირებადობა?

Დამატებითი შეყვანის/გამოყვანის შესაძლებლობით და გაფართოებადი ბექპლეინების მქონე მოდულური კონფიგურაციის გამოყენებით შესაძლებელია მომავალში მასშტაბირებადობის და სისტემის განახლების მარტივად შესრულება.

Რატომ შეიძლება მომხმარებელმა აირჩიოს ღია არქიტექტურის PLC ინტეგრაცია პატენტური სისტემების ნაცვლად?

Ღია არქიტექტურის სისტემები სხვადასხვა პლატფორმაზე უზრუნველყოფს უფრო მეტ მოქნილობას და მისი გამოყენება მიმდინარეობს სხვადასხვა სისტემებთან ინტეგრაციის შესაძლებლობის გამო, რაც არ მოითხოვს სრულ გადაკეთებას.