Et vellykket Plc styringssystem design starter med tydelig definerte automatiseringsmål som er tilpasset produksjonsmål. Analyser fra bransjen viser at 62 % av automatiseringsfeil skyldes dårlig dokumenterte mål. For å unngå dette bør team:
Disse målbare målene sikrer at styresystemet støtter driftseffektivitet og langsiktig skalerbarhet.
Effektiv I/O-kartlegging krever at man skiller mellom digitale (på/av) og analoge (variable) signaler. Vanlige feltenheter inkluderer:
Valg av riktig I/O-type sikrer nøyaktig signaltolkning og pålitelig aktuatorrespons under varierende driftsforhold.
PLC-systemer er generelt avhengige av tre hoveddeler som arbeider sammen. I sentrum av alt sitter Central Processing Unit, eller CPU for kort. Denne komponenten kjører kontrollprogrammene og håndterer alle nettverksoppgaver i systemet. Deretter har vi Input/Output-modulene. Disse små arbeidshestene mottar signaler fra temperatursensorer, trykkmålere og andre felt-enheter, og omformer dem til noe datamaskinen kan forstå. De utfører også den motsatte oppgaven, ved å sende elektriske impulser for å starte motorer, åpne ventiler eller utløse alarmer basert på hva CPU-en instruerer dem til å gjøre. Til slutt, men absolutt ikke minst, kommer strømforsyningsenheten. De fleste industrielle anlegg krever stabil 24 volts likestrøm for å holde alt i gang uten problemer. Kvalitetsenhetene er utstyrt med reservekretser slik at de ikke svikter når uventede spenningsfall inntreffer i fabrikker der stor maskineri stadig slås av og på i nærheten.
| Konfigurasjon | Beste for | Nøkkel fordeling |
|---|---|---|
| Faste PLC-er | Enkle, statiske prosesser | Forhåndskonfigurert, kostnadseffektiv |
| Modulære PLC-er | Skalerbare operasjoner | Tilpassbare I/O via tilleggsmoduler |
| Rackmonterte PLC-er | Storskala automatisering | Sentralt styresystem |
Valg av riktig konfigurasjon avhenger av prosesskompleksitet, utvidelsesplaner og fysiske begrensninger.
Når det gjelder modulære PLC-er, kan disse enhetene håndtere opptil 64 I/O-utvidelser i de mest avanserte konfigurasjonene, noe som gjør dem så å si perfekte for systemer som utvikler seg over tid. Fastmonterte PLC-er derimot reduserer opprinnelige kostnader med omtrent 30 til kanskje hele 45 prosent for mindre installasjoner, men når de først er installert, er det egentlig ingen mulighet for utvidelse senere. Plassen betyr også mye. Skalmonterte systemer tar omtrent dobbelt så mye plass i kontrollpaneler som kompakte alternativer, ifølge de fleste installatører vi har snakket med. Men her kommer det knepne: selv om de tar mer plass, gjør skalmonterte enheter vedlikehold mye enklere, siden alt er samlet på ett sted, og teknikere kan få tilgang til komponenter uten å måtte rive ned vegger eller skap bare for å fikse en liten ting.
En større produsent av bilkomponenter begynte i fjor å bruke modulære PLC-systemer på sine produksjonslinjer for batterier til elbiler. Oppsettet tillot at de gradvis kunne innføre laser sveiserobotter og smarte sensorer for kvalitetskontroll over en periode på omtrent tre år, samtidig som fabrikken fortsatte normal drift. I stedet for å fjerne hele gamle systemer, reduserte denne tilnærmingen omkostningene ved ombygging med nesten halvparten, ifølge interne rapporter. Bare besparelsene gjør et sterkt argument for hvorfor fleksible maskinvareløsninger blir så viktige i dagens høyteknologiske produksjonsmiljøer.
Programmering av programmable logiske kontrollere (PLC) innebærer i praksis å omforme maskiners funksjonsbehov til konkrete instruksjoner som de kan følge. Systemet mottar informasjon fra sensorer i sanntid, for eksempel hvor varmt noe blir eller om en bestemt bryter er slått på, og tar deretter beslutninger om hvilke tiltak som skal iverksettes. Tenk deg motorer som slås på når det er nødvendig, eller ventiler som lukkes i nøyaktig riktig øyeblikk. Ingeniører bruker spesielle programvarepakker til å bygge disse kontrollsystemene ut fra fabrikkens behov. Noen oppsett fokuserer på å sikre at produkter beveger seg gjennom emballagelinjer så raskt som mulig, mens andre krever ekstrem presisjon ved oppgaver som montering av bilkomponenter, der selv små feil har stor betydning.
Valget av programmeringsspråk påvirker utviklingshastighet, fleksibilitet og vedlikeholdbarhet:
Valg av språk bør tilpasse teamets ekspertise og applikasjonskompleksitet.
Alle PLC-er opererer gjennom en kontinuerlig skanesyklus:
Optimalisering av skanetid – ofte redusert til millisekunder i hurtige systemer – sikrer responsiv og deterministisk kontroll og minimerer forsinkelser i raskprosessenheter.
Å få god I/O-integrasjon avhenger i stor grad av hvordan kablering er lagt fra starten. Analogmodulene håndterer de variable signalene som kommer fra enheter som termoelementer, mens digitale moduler kobles til ulike typer av på/av-sensorer, inkludert de brytere for endeposisjon vi ser overalt. Når det gjelder bekjempelse av elektromagnetisk interferens, fungerer skjermede vridde par-kabler best når de kombineres med en form for galvanisk isolasjon. Ifølge denne bransjeanalyserapporten fra i fjor skyldes omtrent 17 prosent av alle signalsvikt i fabrikker faktisk EMI-problemer. Ikke glem heller overspenningsvern – de er helt nødvendige for å beskytte de dyrebare PLC-komponentene mot uventede strømsprang og skadelige kortslutninger som kan føre til at drift stopper helt.
Ulke feltutstyr som fotoelektriske sensorer, magnetventiler og de VFD-enhetene kobles til PLC-en gjennom I/O-moduler. Nyere forskning viser at omtrent 74 prosent av problemene i automasjonssystemer skyldes dårlig kompatibilitet mellom sensorer og aktuatorer, noe som betyr at det er viktig å sjekke om komponentene fungerer sammen. Ta for eksempel trykktransdusere – de må vanligvis kobles til en analog inngangsmodul konfigurert for strømsløyfer når man jobber med 4 til 20 mA signaler. De fleste induktive nærhetssensorer derimot kan bare plugges inn i standard 24 V DC digitale innganger. Å få til riktige tilkoblinger betyr mye for systemets pålitelighet.
Når signaler begynner å oppføre seg unormalt, er dårlig jording ofte det første som bør undersøkes. Stjernepunktsmetoden virker undereffekter her, siden alle skjermede kabler kobles til ett enkelt punkt på chassiset i stedet for å gå gjennom flere punkter som i seriekoblede oppsett. Ifølge Industrial Automation Journal fra i fjor reduseres jordløkkeproblemer med omtrent to tredjedeler med denne metoden! På steder hvor det er mye elektrisk støy, hjelper det mye å bytte til fiberkabelforbindelser mellom de avstandskoblede inngangs-/utgangsenhetene og hovedprosesseringsenheten for å holde signalkvaliteten god. Og ikke glem å legge på de små magnetiske ringene, kalt ferrittkjerner, på Ethernet-kablene også. I tillegg gir det stor forskjell å adskille strømledninger og kontrollkabling i separate kanaler når man ønsker å opprettholde pålitelig kommunikasjon i komplekse systemer.
Ifølge Automation World fra i fjor reduserer grundig testing innføringsproblemer i industrielle miljøer med omtrent to tredeler. Når det gjelder faktisk implementering, er maskinvare-loop-simuleringer svært effektive til å sjekke hvordan kontrollsystemer presterer under virkelige forhold. Samtidig kan ulike diagnostiske metoder, som å tvinge inngangs-/utgangstilstander eller sette stoppunkter, avdekke irriterende tidsproblemer som ofte overses. Ta bilproduksjonslinjer som eksempel – mange bilprodusenter tester faktisk hundrevis av ulike feilsituasjoner før de vurderer å ta sine robotiserte sveisesystemer i full produksjon. Denne tilnærmingen hjelper til med å oppdage nesten alle mulige feil på forhånd.
Anlegg som opererer i områder med høy risiko, som kjemiske anlegg, må oppfylle SIL 3-standarden for sikkerhetsintegritet. Dette innebærer vanligvis å sette opp systemer med reserveprosessorer sammen med dobbelkanals inngangs-/utgangskonfigurasjoner. Ta et stålproduksjonsanlegg der det var et alvorlig problem med et transportbånd som blokkerte. Nødstopp-systemet trådte nesten umiddelbart i kraft og stoppet alle bevegelige deler innen bare 12 millisekunder. Den raske reaksjonen spare dem omtrent to millioner kroner i utstyrsskader. Når det gjelder sikkerhetsprotokoller, er det avgjørende å følge både ISO 13849 og IEC 62061-rettlinjer. Det viktigste er at de kritiske nedstengningsprosedyrene må fungere raskt nok til å kunne reagere på farlige situasjoner innen maksimalt 100 millisekunder.
| Protokoll | Hastighet | Topologi | Industrielle brukstilfeller |
|---|---|---|---|
| Modbus RTU | 19,2 kbps | Mester-Tjener | VVS, eldre sensornettverk |
| PROFIBUS DP | 12 Mbps | Lineær | Motorstyring, prosessventiler |
| EtherNet/IP | 100 Mbps | Stjerne | Vision-systemer, MES-integrasjon |
Hver protokoll tilbyr kompromisser når det gjelder hastighet, topologi og kompatibilitet, noe som påvirker egnethet for spesifikke applikasjoner.
Når operativ teknologi kobles til IT-systemer, åpnes det for nye muligheter innen prediktiv vedlikehold gjennom kontinuerlig strøm av PLC-data til skybaserte analyseplattformer. Et nylig blikk på fabrikksdrift viste noe ganske imponerende – anlegg med kombinerte nettverk oppdaget feil 89 prosent raskere når de brukte kunstig intelligens i sine sanntidsdiagnostiske prosesser, ifølge forskning fra i fjor. Å få til en slik oppsett er imidlertid ikke enkelt. Sikkerhet forblir en stor bekymring, så de fleste implementeringer krever krypterte virtuelle privatnett (VPN), tilgangskontroll basert på brukerroller, samt OPC UA-gateways som lar ingeniører overvåke systemer eksternt uten å kompromittere nettverkets stabilitet. Disse sikkerhetstiltakene kan virke som ekstraarbeid, men er nødvendige for å beskytte følsom industriell data.
Kjernekomponentene i et PLC-styresystem er hovedprosessor (CPU), inngangs-/utgangsmoduler (I/O) og en strømforsyningsenhet.
Det finnes tre hovedtyper av PLC-er: faste PLC-er, modulære PLC-er og rackmonterte PLC-er, hver tilpasset ulike skalaer og kompleksiteter av operasjoner.
Ladder Logic brukes ofte fordi det likner tradisjonelle relé-kretser, noe som gjør det intuitivt for elektrikere og vedlikeholdsteknikere.
PLC-skanesyklusen inkluderer tre faser: inngangsskan, logikkutførelse og oppdatering av utganger, som alle sikrer effektiv behandling og kontroll.
EMI-beskyttelse er svært viktig i I/O-integrasjon fordi den forhindrer elektromagnetisk interferens som kan forårsake alvorlige signalproblemer i automasjonssystemer.
Opphavsrett © 2024 av Shenzhen QIDA electronic CO.,ltd
EN