چگونه کنترل کننده اتوماسیون را به درستی انتخاب کنیم؟

در مقایسه با مأموریت اصلی کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) ، کنترلر اتوماسیون عملکردهای بسیار بیشتری نسبت به تعویض رله دارد. اکنون ، کنترل کننده می تواند منطق ، حرکت ، رباتیک را ادغام کرده و با سایر ماشین ها و سیستم های مدیریتی ارتباط برقرار کند. عملکرد می تواند از دستگاه های ساده تا پردازنده های چند هسته ای باشد.

تفاوت بین PLC سنتی ، کنترل کننده اتوماسیون قابل برنامه ریزی (PAC) و کامپیوتر کنترل صنعتی (IPC) عمدتا مربوط به قدرت پردازش و عملکرد است ، اما مرزهای بین آنها به تدریج تاری می شوند. با توجه به انطباق با مشخصات برنامه نویسی کمیسیون بین المللی الکترو فنی (IEC) 61131-3 ، نرم افزار کنترل به درجه خاصی از استاندارد سازی دست یافته است. سیستم عامل قدرتمند زمان واقعی که در پس زمینه اجرا می شود ، از وابستگی به سیستم عامل Microsoft Windows جلوگیری می کند. بنابراین ، اصطلاح" ؛ کنترل مبتنی بر IPC" ؛ اگر به&تغییر کند ، دقیق تر می تواند باشد. quot؛ مبتنی بر Intel یا AMD"؛ و می تواند پردازنده های جریان اصلی قدرتمند مورد استفاده را منعکس کند.

از آنجا که کنترل کننده های اتوماسیون فعلی علاوه بر پردازش منطقی می توانند کارهای بیشتری انجام دهند ، PLC ممکن است باشداصطلاحی منسوخ شده از آنجا که همه کنترل کننده های اتوماسیون قابل برنامه ریزی هستند ، بنابراین"؛ P"؛ در PAC نیز به نظر می رسد اضافی باشد. کنترل کننده در واقع یک رایانه است که می تواند چندین سیستم عامل (در زمان واقعی ، مایکروسافت ویندوز و لینوکس) را با همان پردازنده اجرا کند. از IPC می توان برای کنترل ، جمع آوری داده ها و کارهای جدیدی که دائماً در حال ظهور هستند مانند محاسبات لبه ای استفاده کرد.

زمان پاسخ ارتباط PLCI / O سنتی به عملکرد شبکه بستگی دارد ، بی حس استمیزان گره ها ، میزان ارتباطات ، عملکرد پردازنده و بار پردازنده ؛ استفاده از یکپارچه سازی دقیق تر و طراحی باز IEC61131 ، مدیریت نرم افزار متمرکز و اجرای غیرمتمرکز برنامه می تواند عملکرد را بهبود بخشد.

• ملاحظات عملکرد کنترل کننده

  در همان محیط نرم افزار و همان برنامه ، اجرای روی پردازنده یکسان و هماهنگی عملکردهای همه ماشین ها در حال تبدیل شدن به یک روند محبوب است. این امر مستلزم همگام سازی توابع ماشین و استفاده از ساختار کد مدولار است تا یک رویکرد سازمان یافته و منسجم را ممکن سازد. با این وجود ، بعضی از مناطق به کنترل یکپارچه زیادی نیاز ندارند ، مانند برنامه های ساده ، هیچ برنامه توسعه ای وجود ندارد. پیچیدگی و نیازهای عملکرد برنامه مشخصات کنترل کننده را تعیین می کند. فاکتورهای زیادی وجود دارد که باید هنگام انتخاب کنترل کننده در نظر گرفته شود. بسته به نوع برنامه ، ممکن است لازم باشد ملاحظات زیر را در نظر بگیرید.

• منطق

  تقاضای اساسی برای کنترل منطقی این است که چرا ما همچنان کنترل کننده های اتوماسیون را PLC می نامیم. PLC open سازمانی است که مسئول حفظ و گسترش دامنه استاندارد برنامه نویسی IEC61131-3 و مدیریت مقدار زیادی دانش ، آموزش و کتابخانه است. فعالیتهای این سازمان&# 39 بسیار فراتر از محدوده کنترل منطقی است ، از جمله ورزش ، امنیت ، معماری یکپارچه OPC (UA) ، XML و غیره.

• حرکت چند محوره

  با توجه به نیازهای مختلف مانند پیچیدگی برنامه و هماهنگ سازی حرکت ، کنترل کننده اتوماسیون می تواند ده ها یا حتی صدها محور حرکت را کنترل کند. با تدوین استانداردهای قانون و صنعت شماره 39 مور&، دیگر به کنترل کننده های حرکت مستقل یا ربات با شبکه های حرکتی اختصاصی نیازی نیست.

• امنیت سایبری

  در آمریکای شمالی ، امنیت شبکه با سیم سخت همچنان اولین انتخاب است. مرکز امنیت شبکه و تجهیزاتی که دستگاه را در همان شبکه کنترل می کنند ، اثبات شده است که یک عملکرد کنترل موثر است. تحقق امنیت شبکه را می توان از هسته اضافی پردازنده کنترل ، کنترل کننده ایمنی جداگانه و سپس ورودی / خروجی ایمنی (I / O) در سیستم کوچک دریافت. امنیت سایبری همچنین به ایمنی ورزشی و عملکردهای ربات نیز گسترش می یابد و به ماشین ها امکان می دهد به جای خاموش شدن مستقیم ، در حالت ایمن کار کنند که این می تواند بازده عملکرد عالی را فراهم کند.

• ادغام ربات ها

  یک کنترل کننده اتوماسیون می تواند چندین ربات دلتا ، ربات های SCARA ، ربات های مفصلی و دروازه ای و سایر عملکردهای دستگاه را ادغام کند. بعلاوه ، انجام توابع حرکتی در یک محیط سازگار با IEC61131-3 امکان پذیر است. با توجه به الگوریتم انباشته داخلی در حالت مونتاژ ، کنترل کننده ربات اختصاصی می تواند به ارائه عملکردهای ارزشمند ادامه دهد.

• نظارت بر دستگاه

  نظارت بر شرایط کارکرد ماشین آلات بخشی اساسی در پیش بینی برنامه های تعمیر و نگهداری و کاهش خرابی برنامه ریزی نشده است. این کنترل کننده را می توان با حسگرهای مختلف موجود (مانند کاوشگرهای دما و شتاب سنج ها) ترکیب کرد تا وضعیت واقعی را کنترل کند. قبل از بروز یک خرابی فاجعه بار ، نظارت بر ماشین همچنین به تشخیص ناهنجاری ها کمک می کند. نظارت انرژی همچنین می تواند در استفاده از هوای فشرده ، استفاده از گاز طبیعی در بخاری ها و خشک کن ها و استفاده از آب در فرآیند اعمال شود.

• پردازش داده ها

  کنترل کننده اتوماسیون می تواند یک شبکه ، یک سرور OPCUA و یک مشتری باشد. آنها عملکرد جمع آوری داده های اینترنت اشیا of صنعتی (IIoT) را دارند و می توانند دستورالعمل هایی را از ابر یا ترمینال برای بهینه سازی روند دریافت کنند. کنترل کننده های اتوماسیون معمولاً داده ها را به سیستم اجرای ساخت (MES) ، برنامه ریزی منابع سازمانی (ERP) ، کارایی کلی تجهیزات (OEE) ، ماژول پلت فرم قابل اعتماد (TPM) و نرم افزار مدیریت چرخه عمر محصول (PLM) می فرستند. در محیط IIoT ، دریافت داده های تجزیه و تحلیل مفید نیز بسیار مهم است.

• پیکربندی خودکار

  پیش از این ، جایگزینی اجزای جدید (مانند درایوها) باید نسخه صحیح سیستم عامل را به صورت دستی تعیین و بارگیری می کرد. اکنون ، کنترل کننده اتوماسیون می تواند به طور خودکار تجهیزات را بخواند و به تکنسین یادآوری کند که بدون دخالت دستی تنظیمات لازم را انجام دهد.

• توانایی ارتباطی

  امروزه حتی کنترل کننده های کم هزینه یک یا چند پورت ارتباطی اترنت برای برقراری ارتباط با HMI ، سیستم های مدیریتی ، برنامه نویسی و سایر وظایف غیررسمی دارند. برای کنترل کننده ، پشتیبانی از نوع خاصی از پروتکل های اترنت صنعتی مانند EtherNet / IP ، EtherCAT ، Powerlink ، Profinet و غیره به منظور تشکیل یک شبکه قطعی بسیار معمول است. متأسفانه ، در حال حاضر هیچ استاندارد صنعتی اترنت شناخته شده جهانی وجود ندارد که بتواند ارتباطات قطعی و با سرعت بالا و مناسب برای کنترل ماشین را فراهم کند.با این حال ، توسعه شبکه های حساس به زمان (TSN) انتظارات زیادی را به همراه داشته است. TSN ، همراه با OPCUA و OPCUA Pub-Sub (Pub-Sub) ، اطمینان بیشتری به سری IEEE802 از استانداردهای اترنت خواهند داد. اتحادیه اینترنت صنعتی بستر آزمایشی برای آن ایجاد کرده است و بسیاری از تأمین کنندگان اتوماسیون صنعتی برای اثبات امکان TSN در ارتباطات ماشین به ماشین در آن شرکت کرده اند.TSN بسیار مهم است ، عمدتا به این دلیل که برای کار کردن IIoT ، لازم است که به قابلیت همکاری ارتباط بین سیستم عامل های مختلف کنترل در کارخانه ، شرکت و ابر بپردازیم. اگر به یک رابط سریال نیاز است ، باید به طور خاص تعریف شود ، زیرا در حال حاضر ارتباط سریال کمتر استفاده می شود.

• فرم نصب

  در زیر 3 نوع متداول نصب کنترل کننده های اتوماسیون آورده شده است.

  1) IP20 ، نصب کابینت: این فرم نصب معمول برای PLC های سنتی است. یک HMI جداگانه وجود دارد که معمولاً از ماژول های ورودی و خروجی انتگرال ، هواپیمای عقب / راه آهن یا نصب ورودی از راه دور استفاده می کند.

  2) IP65 / 67 / 69K آب بندی ، نصب پایه یا پانل جلو: این فرم HMI و کنترل کننده را ادغام می کند ، و نصب نوع rocker را می پذیرد ، که می تواند مزایای ارگونومیک دستگاه را بازی کند ، بنابراین محبوبیت آن بیشتر شده است. علاوه بر کنترل ، این فرم می تواند توابع رایانه را برای اجرای برنامه های مختلف مایکروسافت ویندوز مانند HMI ادغام کند ، اگرچه روند HMI مبتنی بر وب بیشتر و بیشتر آشکار می شود. در مقایسه با کنترل کننده های مشابه ، کنترل کننده های پایه پایه اغلب گران تر از پنل های نصب شده هستند ، به بخارهای فولادی ضد زنگ و نیاز به آب بندی بیشتری نیاز دارند.

  3) IP20 ، کامپیوتر صنعتی از نوع کابینت ، با HMI مستقل: درست مانند یک فرم یکپارچه ، از این فرم می توان به عنوان کنترل کننده با سیستم عامل زمان واقعی ، سیستم عامل های مختلف رایانه ای و خدمات شبکه نیز استفاده کرد. کنترل کننده می تواند مستقل باشد و رایانه صنعتی به کارهای غیر کنترل مانند لبه ، مه یا رایانش ابری اختصاص یافته است. کتابخانه های تاریخچه ، سریال سازی و بازرسی بصری نیز از برنامه های رایج هستند. تأمین کنندگان اتوماسیون پیشرفته می توانند طیف وسیعی از محصولات PLC را که نیازهای مختلف را برآورده می کنند ، به عنوان مثال از PLC های کوچک با ورودی / خروجی ثابت ، PLC های میان برد ، تا مدولار در اختیار کاربران قرار دهند. سیستم های PLC که می توانند هزاران ورودی و خروجی را کنترل کنند.

• مقیاس پذیری

  اگرچه محیط توسعه نرم افزار معمولاً مربوط به سخت افزار (PLC های بسیار کوچک ، خرد ، متوسط ​​و بزرگ) است ، اما امکان کار در یک محیط توسعه مستقل از سخت افزار نیز وجود دارد. این بدان معنی است که می توان ابتدا پروژه را برنامه ریزی کرد و سپس سخت افزار کنترل را انتخاب یا تغییر داد. این انعطاف پذیری را می توان به انواع موتور و درایو نیز گسترش داد. پله یا اینورتر سطح پایین می تواند برنامه مشابهی را با سرووی پیشرفته به اشتراک بگذارد. هنگامی که مجموعه ای از دستگاه ها برای استفاده مجدد از عناصر اصلی نرم افزار طراحی می شوند ، نیازهای مقیاس پذیری به ویژه بسیار مهم است.

• عملکرد پردازنده

  انواع مختلفی از پردازنده های پایین رده تا چند هسته ای برای انتخاب وجود دارد ، اما عملکرد آنها با یکدیگر همپوشانی دارد. بنابراین ، توصیه می شود با همکاری تیم پشتیبانی فنی و مهندسی فروش ارائه دهنده فناوری ، بهترین راه حل مقرون به صرفه را برای نیازهای برنامه مورد انتظار انتخاب کنید ، زیرا آنها محصولات خود را بهتر می شناسند.در حالت ایده آل ، پردازنده باید قابل ارتقا باشد تا نرم افزار کنترل با تمام محصولات موجود در خط تولید کنترل کننده سازگار باشد. تأمین کنندگان فناوری اتوماسیون موجودی کافی از اجزای مهم را برای اطمینان از در دسترس بودن محصول و ارائه خدمات مهاجرت برای گزینه های دیگر تهیه می کنند.علاوه بر این ، لازم است تعیین کنید که آیا عملیات بی صدا و دمای محیط مورد نظر برای نصب کنترل کننده مورد نیاز است. از دیگر گزینه های خنک کننده می توان به پنکه ، تهویه هوا ، رادیاتور و خنک کننده آب اشاره کرد.

• رم

  حافظه حالت جامد در کنترل کننده های اتوماسیون ، رسانه های قابل جابجایی (مانند کارتهای C-Fast) و برنامه های نصب شده دائمی که حساسیت بیشتری به آن دارند بسیار محبوب شده است. مزیت حافظه قابل جابجایی این است که به راحتی قابل تعویض است ، تهیه و ذخیره نسخه پشتیبان راحت است و گسترش ظرفیت حافظه آسان است.

  با این حال ، هنگام استفاده از کارت های حافظه صنعتی باید مراقب باشید و مطمئن شوید که رسانه با مشخصات مورد نیاز برنامه مطابقت دارد. انواع مختلف ذخیره سازی ماندگاری متفاوتی دارند که این به چرخه خواندن و نوشتن بستگی دارد. این نیز موضوعی است که باید با تامین کنندگان اتوماسیون در میان گذاشته شود.