Kejayaan Sistem kawalan plc rekabentuk bermula dengan matlamat automasi yang jelas selaras dengan sasaran pengeluaran. Analisis industri menunjukkan 62% kegagalan automasi berpunca daripada objektif yang tidak didokumenkan dengan baik. Untuk mengelakkannya, pasukan harus:
Sasaran yang boleh diukur ini memastikan sistem kawalan menyokong kecekapan operasi dan skala panjang jangka panjang.
Pemetaan I/O yang berkesan memerlukan perbezaan antara isyarat digital (hidup/mati) dan analog (boleh ubah). Peranti medan biasa termasuk:
Memilih jenis I/O yang betul memastikan tafsiran isyarat yang tepat dan sambutan aktuator yang boleh dipercayai dalam pelbagai keadaan operasi.
Sistem PLC secara amnya bergantung kepada tiga komponen utama yang berfungsi bersama. Di hati sistem ini terletak Unit Pemprosesan Pusat, atau CPU untuk pendek. Komponen ini menjalankan program kawalan dan mengendalikan semua tugas rangkaian dalam sistem tersebut. Kemudian terdapat modul Input/Output. Penggerak kecil ini menerima isyarat daripada sensor suhu, tolok tekanan, dan peranti medan lain, lalu menukarkannya kepada bentuk yang boleh difahami oleh komputer. Ia juga melakukan kerja sebaliknya, iaitu menghantar denyutan elektrik untuk memulakan motor, membuka injap, atau mencetuskan alaram berdasarkan arahan dari CPU. Terakhir tetapi tidak kurang penting adalah unit bekalan kuasa. Kebanyakan susunan perindustrian memerlukan bekalan 24 volt AT yang stabil bagi mengekalkan kelancaran operasi. Unit berkualiti tinggi dilengkapi litar sandaran supaya tidak gagal apabila berlaku penurunan voltan yang tidak dijangka di kilang-kilang di mana jentera besar sentiasa dihidupkan dan dimatikan berdekatan.
| Pengaturcaraan | Terbaik Untuk | Kelebihan Utama |
|---|---|---|
| PLC Tetap | Proses ringkas dan statik | Pra-disusun, berkesan dari segi kos |
| PLC Modul | Operasi yang boleh diskalakan | I/O boleh disuaikan melalui kad tambahan |
| PLC dipasang pada rak | Automasi skala besar | Arsitektur kawalan terpusat |
Pemilihan konfigurasi yang tepat bergantung kepada kompleksitas proses, rancangan pengembangan, dan batasan fizikal.
Apabila melibatkan PLC modular, peranti-peranti hebat ini mampu mengendalikan sehingga 64 pengembangan I/O dalam konfigurasi teratas, menjadikannya hampir sempurna untuk sistem yang berkembang dari semasa ke semasa. Sebaliknya, PLC tetap memang dapat mengurangkan perbelanjaan awal sebanyak kira-kira 30 hingga 45 peratus bagi pemasangan yang lebih kecil, tetapi setelah dipasang, tiada ruang untuk pengembangan apabila diperlukan. Ruang juga penting. Sistem yang dipasang pada rak mengambil ruang kira-kira dua kali ganda berbanding pilihan kompak menurut kebanyakan pemasang yang telah kami temui. Namun di sini letaknya masalahnya: walaupun ia menggunakan lebih banyak ruang, unit yang dipasang pada rak memudahkan penyelenggaraan kerana semua komponen berada bersama-sama, dan juruteknik boleh mencapai komponen tanpa perlu membongkar dinding atau kabinet hanya untuk membaiki satu perkara kecil.
Seorang pengilang besar komponen kereta mula menggunakan sistem PLC modular pada talian pengeluaran bateri kenderaan elektrik mereka tahun lepas. Susunan ini membolehkan mereka memperkenalkan robot kimpalan laser dan sensor pemeriksaan kualiti pintar secara beransur-ansur selama kira-kira tiga tahun sambil mengekalkan operasi kilang seperti biasa. Berbanding dengan menggantikan keseluruhan sistem lama, pendekatan ini mengurangkan perbelanjaan penstrukturan semula hampir separuhnya menurut laporan dalaman. Penjimatan sahaja sudah cukup untuk menunjukkan betapa pentingnya penyelesaian perkakasan fleksibel dalam persekitaran pembuatan berteknologi tinggi masa kini.
Pengaturcaraan Pengawal Logik Booleh Atur (PLC) pada asasnya menukar apa yang perlu dilakukan oleh mesin kepada arahan sebenar yang boleh mereka ikuti. Sistem ini mengambil maklumat daripada sensor secara masa nyata, seperti seberapa panas sesuatu benda atau sama ada suis tertentu telah dihidupkan, dan kemudian membuat keputusan mengenai tindakan seterusnya. Bayangkan motor dihidupkan apabila diperlukan atau injap ditutup pada masa yang tepat. Jurutera menggunakan pakej perisian khas untuk membina sistem kawalan ini mengikut keperluan kilang. Sesetengah konfigurasi memberi tumpuan kepada memastikan produk bergerak melalui talian pengepakan secepat mungkin manakala yang lain memerlukan ketepatan tinggi untuk tugas seperti pemasangan komponen kereta di mana kesilapan kecil pun amat penting.
Pemilihan bahasa pengaturcaraan memberi kesan kepada kelajuan pembangunan, fleksibiliti, dan kemudahan penyelenggaraan:
Pemilihan bahasa harus sepadan dengan kepakaran pasukan dan tahap kerumitan aplikasi.
Semua PLC beroperasi melalui kitaran imbas berterusan:
Mengoptimumkan masa imbas—kerap dikurangkan kepada milisaat dalam sistem berkelajuan tinggi—memastikan kawalan yang responsif dan menentu, meminimumkan kelewatan dalam persekitaran pengeluaran yang pantas.
Mendapatkan integrasi I/O yang baik sangat bergantung pada bagaimana susunan pendawaian dari permulaan. Modul analog mengendalikan isyarat pembolehubah yang masuk daripada perkara seperti termopas, manakala modul digital menyambung dengan pelbagai jenis sensor hidup/mati termasuk suis had yang sering kita lihat di mana-mana. Apabila berhadapan dengan gangguan elektromagnetik, kabel pasangan terpiuh berperisai adalah yang paling berkesan apabila digandingkan dengan jenis pengasingan galvanik. Menurut laporan analisis industri tahun lepas ini, kira-kira 17 peratus daripada semua masalah isyarat di kilang sebenarnya disebabkan oleh isu EMI. Jangan lupa tentang perlindungan lonjakan juga—ia penting untuk melindungi komponen PLC yang berharga daripada lonjakan kuasa yang tidak dijangka dan litar pintas yang boleh menghentikan operasi sepenuhnya.
Pelbagai peralatan medan seperti sensor fotoelektrik, injap solenoid, dan peranti VFD tersebut disambungkan ke PLC melalui modul I/O. Kajian terkini menunjukkan bahawa kira-kira 74 peratus masalah dalam sistem automasi disebabkan oleh ketidaksesuaian antara sensor dan aktuator, yang bermaksud pemeriksaan keserasian komponen adalah agak penting. Sebagai contoh, tolok tekanan biasanya perlu disambungkan ke modul masukan analog yang dikonfigurasikan untuk gelung arus apabila mengendalikan isyarat 4 hingga 20 mA. Sementara itu, kebanyakan sensor kedekatan induktif hanya dipasang ke masukan digital 24V DC piawai. Memastikan sambungan ini betul membuat perbezaan besar terhadap kebolehpercayaan sistem.
Apabila isyarat mula menunjukkan masalah, pembumian yang kurang baik sering kali berada di bahagian atas senarai punca yang menyebabkan kegagalan. Kaedah titik bintang sangat berkesan di sini memandangkan semua kabel terlindung ini disambungkan hanya pada satu titik sahaja di rangka, bukannya melalui pelbagai titik seperti dalam susunan rantaian berturutan. Menurut Industrial Automation Journal tahun lepas, pendekatan ini mengurangkan masalah gelung bumi sebanyak kira-kira dua pertiga! Bagi kawasan yang banyak gangguan elektrik, beralih kepada sambungan gentian optik antara unit input/output jauh dan unit pemprosesan utama amat membantu mengekalkan kestabilan sistem. Jangan lupa untuk memasang cincin magnetik kecil yang dikenali sebagai teras ferit pada kabel Ethernet juga. Selain itu, memisahkan talian kuasa daripada pendawaian kawalan ke dalam konduktor yang berasingan memberi kesan besar dalam mengekalkan komunikasi yang boleh dipercayai dalam sistem kompleks.
Menurut Automation World dari tahun lepas, pengujian yang teliti mengurangkan masalah pelaksanaan dalam persekitaran industri sebanyak kira-kira dua pertiga. Apabila tiba masa untuk pelaksanaan sebenar, simulasi gelung perkakasan sangat berkesan untuk memeriksa prestasi sistem kawalan apabila menghadapi keadaan dunia sebenar. Sementara itu, pelbagai kaedah diagnostik seperti memaksa keadaan input/output atau menetapkan titik hentian boleh mengesan masalah penjajaran yang kerap diabaikan. Sebagai contoh, dalam talian pengeluaran automotif, banyak syarikat kereta akan menguji ratusan situasi kegagalan yang berbeza sebelum mereka mempertimbangkan untuk memasukkan stesen kimpalan robot mereka ke dalam mod pengeluaran penuh. Pendekatan ini membantu mengesan hampir semua kemungkinan kerosakan terlebih dahulu.
Fasiliti yang beroperasi di kawasan berisiko tinggi seperti loji pemprosesan kimia perlu memenuhi piawaian SIL 3 dari segi integriti keselamatan. Ini biasanya melibatkan pemasangan sistem dengan pemproses sandaran berserta konfigurasi input/output dua saluran. Sebagai contoh, sebuah kemudahan pembuatan keluli mengalami masalah serius apabila sistem penghantar tersumbat. Sistem henti kecemasan bertindak hampir serta-merta, menghentikan semua komponen bergerak dalam tempoh hanya 12 milisaat. Tindak balas pantas ini menyelamatkan kira-kira dua juta satu ratus ribu dolar daripada kerosakan peralatan. Dari segi protokol keselamatan, adalah penting untuk mematuhi garis panduan ISO 13849 dan IEC 62061. Yang paling penting, prosedur penutupan kritikal tersebut mesti berfungsi cukup pantas untuk memberi tindak balas terhadap situasi berbahaya dalam tempoh maksimum 100 milisaat.
| Protokol | Kelajuan | Topologi | Kes Gunaan Industri |
|---|---|---|---|
| Modbus RTU | 19.2 kbps | Master-Slave | HVAC, rangkaian sensor lama |
| PROFIBUS DP | 12 Mbps | Linear | Kawalan motor, injap proses |
| EtherNet/IP | 100 Mbps | Bintang | Sistem penglihatan, integrasi MES |
Setiap protokol menawarkan kompromi dari segi kelajuan, topologi, dan keserasian, yang mempengaruhi kesesuaiannya untuk aplikasi tertentu.
Apabila teknologi operasi disambungkan ke sistem IT, ia membuka peluang baharu untuk penyelenggaraan awalan melalui aliran berterusan data PLC ke platform analitik awan. Tinjauan terkini terhadap operasi kilang menunjukkan sesuatu yang cukup mengagumkan - kilang dengan rangkaian bergabung mengesan kecacatan 89 peratus lebih cepat apabila mereka menggunakan kecerdasan buatan dalam proses diagnostik masa nyata mereka menurut kajian tahun lepas. Namun, melaksanakan susunan ini dengan betul tidaklah mudah. Keselamatan tetap menjadi kebimbangan besar, jadi kebanyakan pelaksanaan memerlukan terowongan rangkaian peribadi maya yang disulitkan, kawalan capaian berasaskan peranan pengguna, serta geteway OPC UA yang membolehkan jurutera memantau perkara-perkara secara jarak jauh tanpa menggugat kestabilan keseluruhan rangkaian. Langkah-langkah keselamatan ini mungkin kelihatan seperti kerja tambahan, tetapi ia penting untuk melindungi data industri yang sensitif.
Komponen utama sistem kawalan PLC ialah Unit Pemprosesan Pusat (CPU), modul Input/Output (I/O), dan unit Bekalan Kuasa.
Terdapat tiga jenis utama PLC: PLC Tetap, PLC Modul, dan PLC Dipasang dalam Rak, masing-masing sesuai untuk skala dan kompleksitas operasi yang berbeza.
Logik Tangga biasanya digunakan kerana ia menyerupai litar relau tradisional, menjadikannya intuitif bagi juruteknik elektrik dan penyelenggaraan.
Kitaran imbas PLC merangkumi tiga fasa: Imbas Input, Pelaksanaan Logik, dan Kemas Kini Output, kesemuanya memastikan pemprosesan dan kawalan yang cekap.
Perlindungan EMI adalah sangat penting dalam integrasi I/O kerana ia menghalang gangguan elektromagnetik yang boleh menyebabkan masalah isyarat yang ketara dalam sistem automasi.
Hak cipta © 2024 oleh Shenzhen QIDA electronic CO.,ltd
EN