Қандай PLC модульдері негізгі сервожүйелерге сәйкес келеді?

Сервобақылау жүйелеріндегі PLC модульдерінің функцияларын түсіну

PLC Модульдерінің Жүйенің Жалпы Функционалдылығындағы Рөлі

PLC модульдері сервобасқару жүйелерінің негізін құрайды және өндірістегі кодты нақты қозғалысқа айналдырады. Бұл модульдер энкодерлер мен біздің барлық жерге орнатқан шектеуіш қосқыштар сияқты әртүрлі сенсорлардан келетін сигналдарды қабылдап, оны дер кезде сервожетектерге жібереді. Қозғалысты басқару бөлігі бірнеше осьтердің тегіс жұмыс істеуін қамтамасыз етеді, ал аналогтық енгізу/шығару элементтері қолданылатын момент пен компоненттердің қозғалу жылдамдығы сияқты параметрлерді бақылаумен айналысады. Бұл барлық процестер нақтылықпен 0,01 миллиметрге дейін дәлдетіп, бөлшектерді дәл орналастыруға мүмкіндік береді. Мұндай дәлдік CNC машиналарында өте маңызды, себебі онда кіші қателер тіпті бүкіл өнім партиясын бүлдіруі мүмкін.

Қазіргі заманғы PLC модульдерінің негізгі аппараттық сипаттамалары

Қазіргі заманғы PLC модульдері үш негізгі аппараттық жетістіктермен сипатталады:

• Өңдеу жылдамдығы : 10 нс циклдарында нұсқауларды орындайтын 32-битті процессорлар
• Енгізу/шығарудың тығыздығы : 32+ сандық канал немесе 16 аналогтық кіріс қолдауы бар компактты конструкциялар
• Байланыс интерфейстері : EtherCAT, PROFINET немесе Ethernet/IP үшін интегралды порттар

Бұл мүмкіндіктер интерполяцияланған қозғалыс профилдерімен жұмыс істеуге мүмкіндік береді және детерминделген өнімділікті сақтайды. Серво қолданбалар үшін маңызды жоғары жылдамдықты санауыш модульдері энкодер импульстерін 1 МГц-тен жоғары жылдамдықпен өңдей алады.

Бір шасси ішіндегі Байланыс және Енгізу/Шығару Модульдерін Интеграциялау

Модульді PLC-лер дербес артқы шинелер арқылы байланыс және енгізу-шығару функцияларын біріктіреді, бұл детерминделген деректер алмасуын қамтамасыз етеді. Жеке шасси мыналарды қамтуы мүмкін:

Бұл біріктіру салыстырмалы түрде құрамдас архитектураларға қарағанда сымдардың күрделілігін 40% азайтады және 2 мс-тан кем цикл уақытын қолдайды, бұл жоғары дәлдіктегі сервобасқарудың синхрондалуын мүмкінді етеді.

PLC модульдері мен сервожүйелер экожүйесінің үйлесімділігін бағалау

Аппараттық сәйкестік: Кернеу, ток және модуль сипаттамаларын келісу

ПЛК модульдері мен сервожүйелер арасындағы электр жалғауларының және физикалық орнатудың сәйкестігін тексеруден бастап, барлығын жұмыс істеуге дайындау керек. Көптеген өнеркәсіптік ПЛК жүйелері 24 вольт тұрақты токпен жұмыс істейді, алайда олардың ток шегі жүктеменің түріне қарай 2 амперден бастап 20 амперге дейін жетуі мүмкін. Өткен жылы PR Newswire деректеріне сәйкес, қозғалысты басқарудың төрттен бір бөлігі шамамен дұрыс емес кернеу орнатуларына немесе жеткіліксіз ток сыйымдылығына байланысты туындайды. Орнату кезінде инженерлерге шиналардың ток шектерін қайта тексеру, модульдердің белгіленген орындарына дұрыс орнатылуын қамтамасыз ету және DIN-рейкаларға дұрыс бекітілетінін растау өте маңызды. Әйтпесе жұмыс істеу кезінде компоненттердің қызып кетуі немесе байланысты жоғалтуы сияқты ауыр салдарлар болуы мүмкін. Мысалы, жоғары тығыздықтағы аналогтық кіріс/шығыс модульдері қосымша 10-15 пайызға көбірек орын алады, себебі олар қалыпты цифрлық модульдерге қарағанда көбірек жылу бөліп шығарады және жақсы ауа ағынын қажет етеді.

Сәйкес келетін байланыс протоколдары: EtherNet/IP, Modbus TCP және PROFINET

PLC және серво усилительлер арасында деректерді тегіс алмасу үшін дұрыс протоколды сәйкестендіру өте маңызды. Қазіргі уақытта өнеркәсіптік желілердің шамамен үштен бірі EtherNet/IP немесе PROFINET-ке сүйенеді, бұлар, ереже бойынша, 1 миллисекундтан төменгі жауап уақытын қамтамасыз етеді. Бұл өте жылдам. Алайда, Modbus TCP әлі де ескі жүйелерде қолданылады, бірақ синхрондау кешігуі жиі плюс-минус 5 миллисекундтан асып түседі. Қозғалыс дәлдігін қатаң бақылау қажет болғанда, бұл жақсы нәтиже емес. Бірнеше осьтер бірігіп жұмыс істегенде, көбінесе CIP Motion немесе PROFIdrive спецификацияларын қолдайтын протоколдарды таңдайды, себебі олар барлық осьтерді миллисекундтың үлестерінде синхрондауды қамтамасыз етеді.

Мемлекеттік (Proprietary) және Ашық архитектуралы PLC-Серво интеграциясы

CC-Link IE сияқты өзіне тән жүйелер әдетте вендорлар өздерінің аппараттық жабдықтарына арнайы баптай алатындықтан, жақсырақ жұмыс істейді. Алайда OPC UA және MQTT сияқты ашық стандарттар әртүрлі платформалармен жұмыс істеу кезінде өндірушілерге көбірек еркіндік береді. Соңғы шаруашылық бойынша хабарламаларда автоматтандыру саласындағы маманадрының шамамен үштен екісі екеуінің де түрімен жұмыс істейтін модульді PLC орнатуларын таңдайтыны көрсетілген. Бұл комбинация гибридті байланыс модульдерінің жыл сайын шамамен 14 пайызға тең тұрақты өсуіне ықпал етуде. Мұндағы нақты артықшылық - барлығын тастап, бастапқыдан бастамай-ақ ескі серво желілік жүйелерді заманауи IIoT инфрақұрылымына біртіндеп жаңарту мүмкіндігінде.

Серво қолданбалары үшін енгізу/шығару және байланыс интерфейстерін өлшеп таңдау

Енгізу/шығару және байланыс интерфейстерін дұрыс өлшеп таңдау PLC модульдері мен серво жүйелері арасында сенімді өзара әрекеттестікті қамтамасыз етеді және ағымдағы талаптарды болашақта масштабтау мүмкіндігімен тепе-теңдікте ұстайды.

Автоматтандыру міндеттері үшін Сандық, Аналогтық және Арнайы I/O талаптарын бағалау

Серво қолданбалары I/O-ны нақты классификациялауды талап етеді:

• Сандық I/O шектік ажыратқыштар мен релелік күйлер сияқты дискретті сигналдармен жұмыс істейді.
• Аналогтық I/O мотор моментінің кері байланысы мен температура сияқты үздіксіз деректер ағымын басқарады, дәлме-дәл тапсырмалар үшін 12 биттікке дейінгі ажырату қажет.
• Арнайы модульдер энкодер кірістері үшін жоғары жылдамдықты санағыштар немесе қадамдық двигательдер үшін PWM шығыстары сияқты ерекше қолданба қажеттіліктерін шешеді. 2023 жылғы Автоматтандыру зерттеуінің мәліметтері бойынша, интеграциялық істен шығулардың 27%-ы I/O спецификацияларының сәйкессіздігінен туындайды, бұл толық жоспарлаудың маңыздылығын көрсетеді.

I/O порттарын өріс құрылғыларына сәйкестендіру: Сенсорлар, актюаторлар және жетектер

Өндірістік ортаның жылдам қозғалысында тоқтап қалуды болдырмау үшін өрістегі құрылғыларға қосылған кезде I/O мүмкіндіктерін дұрыс орнату маңызды. Мысалы, орамалау желісінде фотоэлектрлік сенсорлар жиі 24 В тұрақты токтың кірісіне (sinking inputs) ең жақсы жұмыс істейді, ал пропорционалдық клапандар әдетте 4-тен 20 мА-ге дейінгі аналогтық шығысты қажет етеді. Көптеген жетекші жабдық жасаушылар бұл мәселені түсініп, әртүрлі сигнал түрлерін қолдай алатын бағдарламаланатын I/O каналдарын шығаруға кірісті. Мұндай икемділік модульдер мен құрылғылар арасындағы сәйкестік мәселелерін азайтады, бұл бұрынғы орнату топтарын көп қиналдырған еді.

Масштабтау мен болашақта кеңейту мүмкіндігін қамтамасыз ету

Масштабтауға арналған жобаларды құрастырғанда, көптеген сарапшылар 2024 жылғы соңғы автоматтандыру стандарттарына сәйкес қазіргі уақытта қажеттісінен шамамен 10-20 пайызға көбірек енгізу/шығару мүмкіндігін қамтамасыз ету ұсынылады. Модульді PLC орнатулары кеңейтілетін артқы панельдермен бірге болғанда мұнда ерекше табысты, себебі олар өндірушілерге уақыт өте келе бөліктерін біртіндеп жаңартуға мүмкіндік береді. Тарату қосылымдарына қосымша қажеттілік туындаса, бәрін жойып тастамай, тек қосымша PROFINET картасын орнатып қою жеткілікті. Бұл әдістің ең жақсы жағы — өндірістік талаптар өзгеріп және өскен сайын да жүйені миллисекундтан төменгі өте жылдам цикл уақытын сақтай отырып, нақты уақыт режимінде жұмыс істеуге қабілетті қалпында ұстауы.

Шынайы әлемдегі интеграция: PLC-Серво желілеріндегі байланыс өнімділігі

PLC мен Серво жетектері арасындағы нақты уақыттағы деректер ағынының синхронизациясы

Өнеркәсіптік автоматтандыру туралы болған кезде, PLC модульдері мен сервожетектер арасында сенімді деректер алмасуының болуы шынымен маңызды. Уақыт таңдауы да дәл болуы керек — өткен жылғы Автоматтандыру өнімділігі туралы есепте айтылғандай, жылдамдықпен жұмыс істейтін кез-келген процесте синхрондау қатесі плюс немесе минус 50 микросекундтан аспауы керек. Қазіргі уақытта адамдар нақты уақыт режимінде командаларды жіберу үшін EtherNet/IP және PROFINET сияқты алдыңғы қатарлы байланыс протоколдарына сүйенеді. Бұл практикада нені білдіреді? Қозғалтқыштар керек жерде тоқтайды, әдетте мақсаттан шамамен оннан бір градус шамасында ауытқиды. Мысалы, металды тегістеу престерін алайық. Өндірушілер импульстік сигналдардың орнына PLC-лерін сервожүйеге тікелей қосқан кезде, таңғаларлық нәрсе байқалады. Құрал-жабдықтардың туралауы бұрынғыдай ұзақ уақыт алмай, төрт есе тез орындалады. Өндірістік жылдамдықтарда уақыттың қаншалықты маңызды екенін ойланғанда, бұл түсінікті.

Зерттеу жағдайы: Жинақтау желісіндегі PROFINET негізіндегі PLC-серво басқаруын енгізу

Орталық Американың кәмпит жинақтау зауыты қозғалысты басқару жүйесіне CANopen технологиясын PROFINET IRT-ге ауыстырған кезде, олардың қозғалысты басқару жүйесіне солқындаған жаңартулар енгізді. Бұл практикада не дегенді білдіреді? Жауап уақыты 8 миллисекундтан 1,2 мс дейін қатты төмендеді, сонымен қатар 12 әртүрлі ось бойынша синхрондау сақталды. Нәтижелер өздерінің құнын көрсетті – өнімдердің басылып қалуы үштен екіге (67%) төмендеді және жалпы өндіріс жылдамдығы 25% артты. Шынымен де елеулі нәтиже. Артқы жағында, PLC-нің арнайы Motion Control CPU-сы үш сервожинақтағы 1200 енгізу/шығару нүктесін өңдеп отырды. Мұндай өнімділік PLC модульдерінің қазіргі кезде қандай деңгейге келгенін көрсетеді.

Жоғары жылдамдықты серво басқарудағы PLC модульдерінің өнімділік көрсеткіштері

Бүгінгі тауар нарығындағы ең жақсы ПЛК модульдері 32 өсі бар жүйелер үшін 2 миллисекундтан кем болатын цикл уақытын өңдей алады. Олар 2023 жылғы Motion Control Lab зертханасының сынақтары бойынша авариялық тоқтату жағдайында да діріл деңгейін 5 микросекундтан төмен ұстайды. Бұл озық жүйелерде біреуі барлық байланысты, ал екіншісі шын мәніндегі логиканы іске қосуды қамтамасыз ететін екі процессорлық дизайн қолданылады. Бұл бөлу аналогтық кіріс оқуларын бұзбай-ақ сервожүйені 1 килогерц жиілікпен жаңартуға мүмкіндік береді. Оларды таратылған I/O модульдерімен жұптастыру да жұмысты тегіс жалғастырады. EtherCAT қосылыстарын 100 метр қашықтыққа дейін пайдаланған кезде пакеттерді жоғалту 0,01%-дан төмен болып қалады. Демалыс уақыты мүмкін емес қиын өнеркәсіптік орталарда осындай сенімділік осындай орнатулардың жақсы жұмыс істеуін қамтамасыз етеді.

ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР

ПЛК модульдері сервобасқару жүйелерінде қандай рөл атқарады?

PLC модульдері кодты қозғалысқа айналдыруда және серво басқару жүйелеріндегі дәлдікті қамтамасыз етуде маңызды рөл атқарады. Олар сенсор сигналдарын өңдейді және серво жетектеріне нұсқаулар жібереді, қозғалыстың үздіксіздігін сақтайды және момент пен жылдамдық сияқты параметрлерді бақылайды.

PLC-серво жүйелерінде протоколдың сәйкестігі неге маңызды?

EtherNet/IP немесе PROFINET сияқты протоколдардың сәйкестігі PLC мен серво күшейткіштер арасында тез және үздіксіз деректер алмасуын қамтамасыз етеді, бұл дәл қозғалысты және синхрондауды сақтау үшін маңызды.

PLC жүйелері болашақта масштабталуын қалай қамтамасыз ете алады?

Қосымша енгізу/шығару мүмкіндігі бар жобалау және кеңейтілетін артқы панельдері бар модульді орнатуларды қолдану болашақта масштабталуын және жүйені жаңартудың оңайлығын қамтамасыз етеді.

Неліктен адамдар өзіне тән жүйелерге қарағанда ашық архитектуралық PLC интеграциясын таңдауы мүмкін?

Ашық архитектуралық жүйелер әртүрлі платформаларда кеңірек икемділік ұсынады және толық қайта жаңартусыз әртүрлі жүйелермен интеграциялану қабілеті үшін біртіндеп таңдалып отыр.