Masz dość gubienia się w wyborze sterownika PLC? Postępuj zgodnie z tymi 8 praktycznymi zasadami, aby dokonać właściwego wyboru!
Masz dość gubienia się w wyborze sterownika PLC? Postępuj zgodnie z tymi 8 praktycznymi zasadami, aby dokonać właściwego wyboru!
Masz dość gubienia się w wyborze sterownika PLC? Postępuj zgodnie z tymi 8 praktycznymi zasadami, aby dokonać właściwego wyboru!
Pierwszym krokiem przed wyborem sterownika PLC jest określenie wymagań systemowych. Gdy już to wszystko będzie jasne, możesz wybrać producenta i model. Ale jak podejmujesz takie decyzje? Artykuł ten zawiera szczegółowy przewodnik, który pomoże Ci wybrać sterownik PLC najlepiej odpowiadający Twoim potrzebom, obejmujący producentów, modele, punkty we/wy i funkcje sterujące.
1. Producenci sterowników PLC
Przy określaniu producenta sterownika PLC należy wziąć pod uwagę kluczowe czynniki, takie jak wymagania użytkownika, znajomość różnych marek przez projektanta, kompatybilność produktów wspierających i wsparcie techniczne. Ogólnie rzecz biorąc, produkty największych międzynarodowych firm są niezawodne. W przypadku mniejszych, niezależnych urządzeń lub prostych systemów sterowania japońskie sterowniki PLC często oferują lepszą wartość. W przypadku dużych systemów o wysokich wymaganiach dotyczących sieci i komunikacji przemysłowe sterowniki PLC z Europy i USA są zwykle bardziej korzystne ze względu na ich doskonałe możliwości komunikacyjne.
W przypadku wyspecjalizowanych branż, takich jak metalurgia czy tytoń, zaleca się wybór systemów PLC o sprawdzonej wydajności i niezawodnych doświadczeniach w tych sektorach.
2. Punkty wejścia/wyjścia (we/wy).
Liczba punktów we/wy jest podstawowym parametrem sterownika PLC. Aby określić wymagane punkty we/wy, oblicz całkowitą liczbę punktów we/wy wymaganych dla sprzętu sterującego. Zazwyczaj należy uwzględnić margines skalowalności wynoszący od 10% do 20%. Przy zamawianiu należy również dokonać regulacji w oparciu o charakterystykę produktu PLC producenta.
3. Pojemność pamięci
Pojemność pamięci sterownika PLC odnosi się do sprzętowych jednostek pamięci, które zapewnia. Pojemność programu, czyli pamięć faktycznie wykorzystywana przez aplikacje użytkownika, jest mniejsza niż całkowita pojemność pamięci. Ponieważ pojemność programu nie jest znana na etapie projektowania (zanim zostanie napisana aplikacja użytkownika), jest ona szacowana na podstawie pojemności pamięci. Typowy wzór oszacowania to: (liczba cyfrowych punktów we/wy × 10–15) + (liczba analogowych punktów we/wy × 100) = całkowita liczba słów (16 bitów na słowo) z dodatkowym marginesem 25%.
4. Funkcje kontrolne
Wybierając sterownik PLC, należy wziąć pod uwagę następujące kluczowe cechy: funkcje obliczeniowe, funkcje sterujące, możliwości komunikacyjne, funkcje programistyczne, narzędzia diagnostyczne i szybkość przetwarzania.
Funkcje obliczeniowe
Podstawowe sterowniki PLC zazwyczaj obsługują operacje logiczne, synchronizację i zliczanie. Sterowniki PLC średniej klasy oferują także funkcje przesuwania i porównywania danych. Zaawansowane funkcje obliczeniowe, takie jak operacje algebraiczne i transmisja danych, są powszechne w większych sterownikach PLC. Wysokiej klasy sterowniki PLC obsługują nawet operacje PID w przypadku sterowania analogowego i innych zaawansowanych obliczeń. W zależności od zastosowania większość scenariuszy wymaga jedynie operacji logicznych i pomiaru czasu/liczenia, podczas gdy w innych może być konieczna transmisja i porównanie danych.
Funkcje sterujące
Funkcje sterujące obejmują sterowanie PID, kompensację ze sprzężeniem zwrotnym, sterowanie współczynnikiem itp. Sterowniki PLC są głównie używane do sekwencyjnego sterowania logicznego. W wielu przypadkach sterowniki jedno- lub wielopętlowe realizują zadania sterowania analogowego. W przypadku złożonych funkcji sterowania inteligentne moduły wejść/wyjść (np. jednostki PID lub szybkie liczniki) mogą zwiększyć prędkość przetwarzania i zaoszczędzić pamięć.
Funkcje komunikacyjne
Średnie i duże systemy PLC powinny obsługiwać wiele magistral polowych i standardowych protokołów komunikacyjnych (np. TCP/IP), a także powinny mieć możliwość łączenia się z sieciami zarządzania fabryką, jeśli to konieczne. Interfejsy komunikacyjne powinny obejmować porty szeregowe/równoległe, Ethernet przemysłowy itp. Aby zapewnić redundancję i niezawodność, magistrale komunikacyjne powinny być zgodne z międzynarodowymi standardami i spełniać wymagania dotyczące odległości.
Funkcje programowania
Program PLCmming może odbywać się w trybie offline (współdzielony procesor pomiędzy PLC i programistą) lub online (oddzielne procesory dla sterownika PLC i programisty). Pięć standardowych języków programowania to sekwencyjny wykres funkcji (SFC), schemat drabinkowy (LD), schemat bloków funkcyjnych (FBD), lista instrukcji (IL) i tekst strukturalny (ST). W idealnym przypadku sterownik PLC powinien także obsługiwać dodatkowe języki, takie jak C lub Basic, w przypadku specjalistycznych zastosowań.
Funkcje diagnostyczne
Diagnostyka PLC obejmuje zarówno sprzęt, jak i oprogramowanie. Diagnostyka sprzętu identyfikuje błędy poprzez kontrole logiczne, podczas gdy diagnostyka oprogramowania obejmuje kontrole wewnętrzne (związane z wydajnością) i zewnętrzne (związane z komunikacją). Silne możliwości diagnostyczne redukują czas konserwacji i wymagania techniczne dla operatorów.
Szybkość przetwarzania
Szybkość przetwarzania PLC wpływa na wydajność w czasie rzeczywistym. Jeśli czas trwania sygnału jest krótszy niż cykl skanowania sterownika PLC, sygnał może zostać pominięty. Szybkość przetwarzania zależy od czynników takich jak długość programu i możliwości procesora. Nowoczesne sterowniki PLC obsługują instrukcje binarne w czasie 0,2–0,4 mikrosekundy, spełniając wymagania dotyczące szybkiego sterowania. Czasy cyklu skanowania powinny wynosić ≤0,5 ms/K dla małych sterowników PLC i ≤0,2 ms/K dla większych systemów.
5. Typy sterowników PLC
Sterowniki PLC dzielą się na zintegrowane i modułowe. Zintegrowane sterowniki PLC mają ograniczone i stałe punkty we/wy, dzięki czemu nadają się do małych systemów sterowania (np. Siemens S7-200, seria Mitsubishi FX). Modułowe sterowniki PLC oferują elastyczną konfigurację wejść/wyjść dzięki wymiennym modułom i idealnie nadają się do większych systemów (np. Siemens S7-300/S7-400, seria Mitsubishi Q).
6. Wybór modułu
Cyfrowe moduły we/wy
Cyfrowe moduły we/wy różnią się specyfikacjami (np. wyjściami przekaźnikowymi, wyjściami tranzystorowymi) i punktami we/wy (8, 16, 32 punkty). Wyjścia przekaźnikowe są ekonomiczne, ale mają krótszą żywotność, natomiast wyjścia tyrystorowe są szybsze, ale droższe. Wybór powinien być zgodny z wymaganiami aplikacji.
Moduły wejść/wyjść analogowych
Moduły wejść analogowych obsługują sygnały takie jak prąd 4–20 mA lub napięcie 0–10 V. Analogowe moduły wyjściowe w podobny sposób dostarczają sygnały prądowe lub napięciowe. Moduły różnią się liczbą kanałów (2, 4, 8 kanałów) i należy je dobierać w oparciu o konkretne potrzeby.
Moduły funkcyjne
Moduły funkcyjne obejmują moduły komunikacyjne, pozycjonujące, wyjściowe impulsy, szybkie zliczanie, sterowanie PID i moduły kontroli temperatury. Przy wyborze należy wziąć pod uwagę zarówno kompatybilność sprzętu, jak i oprogramowania.
7. Funkcje redundancji
W przypadku zastosowań krytycznych można zastosować redundancję dla jednostek sterujących (np. redundancja 1B1 dla procesora i zasilacza) oraz interfejsów we/wy. Nadmiarowe konfiguracje zwiększają niezawodność systemu.
8. Zasady ogólne
Po ogólnym zdefiniowaniu typu i specyfikacji sterownika PLC należy określić podstawowe specyfikacje i parametry każdego komponentu w oparciu o wymagania dotyczące sterowania. Wybierając moduły, priorytetowo traktuj:
- Efektywność ekonomiczna: zbilansuj stosunek kosztów do wydajności, możliwości rozbudowy i łatwość obsługi.
- Łatwość obsługi: uproszczenie projektu i ograniczenie zewnętrznych elementów sterujących.
- Standaryzacja: używaj jednolitych modułów, aby ułatwić zaopatrzenie i konserwację.
- Kompatybilność: Upewnij się, że wszystkie komponenty są kompatybilne, najlepiej od tego samego producenta.