ПЛК-ийн хяналтын самбар автоматачлалыг үйлдвэрийн хяналтын системд хэрхэн сайжруулах вэ?

PLC удирдлагын самбарыг ойлгох болон инженерийн автомжуулалтанд гүйцэтгэх үүрэг

PLC удирдлагын самбар гэж юу вэ ба хэрхэн ажилладаг вэ

PLC хяналтын самбар нь програмчлагддаг логик хяналтын төхөөрөмжийн үндсэн байгууламжийн нэгж болох бөгөөд ихэвчлэн олон төрлийн инженерийн автоматжуулалтын тогтолцооны төв мэдрэлийн системийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Олон тооны физик кабел холболт шаарддаг дахин давтагдах реле системүүдтэй харьцуулахад орчин үеийн PLC нь сенсоруудаас орж ирэх дохиог хянах, програмчлагдсан зааварчилгааны дагуу логик шийдвэрүүдийг гаргах, тэгээд янз бүрийн механик бүрэлдэхүүн хэсэгт гаралтын командуудыг өгөх зорилготой гагцхүү програм хангамж дээр тулгуурладаг. Жишээлбэл, бөмбөлөг дүүргэх үйлдвэрийн үйл ажиллагааг авч үзье. Энэ тохиолдолд PLC систем нь минут тутамд дамжин өнгөрөх бөмбөлгүүдийн тоогоор конвейр лентийн хурдыг тогтмол зохицуулж байх болон сав бүрт нарийн төвөгтэйгээр шингэнийг дүүргэж байдаг. Эдгээр системүүдийн үнэ цэнэ нь нарийн холболтын байгууламжуудыг хэмнэх чадвартай бөгөөд үйлдвэрлэлийн шугамыг дахин тохируулах шаардлагатай үед хурдан зохилдох чадвартай байдаг. Маш олон үйлдвэрлэгчид энэ програмчлагддаг уян хатан байдлын благодаралт ээ өөрт нэмэлт бүтээгдэхүүний шугамыг хэдэн долоо хоногийн оронд хэдэн хоногт суурилуулж чаддаг гэж мэдэгдэж байна.

PLC хяналтын самбарын үндсэн хэсгүүд болон бүтэц

Орчин үеийн PLC хяналтын самбарууд нь дараах чухал хэсгүүдээс бүрдэнэ:

• Эрчим хүчний хангамж : PLC-ийн найдвартай ажиллагааг хангахын тулд AC хүчдлийг тогтвортой DC хүчдэл болгон хувиргадаг.
• Оролт/Гаралтын модуль (I/O Modules) : Сенсоруудтай (оролт) болон актюаторуудтай (гаралт) харилцах ба бодит дохиог дижитал команд болгон хувиргадаг.
• Харилцаа холбооны интерфейсүүд : EtherCAT эсвэл Modbus зэрэг протоколуудыг дэмждэг бөгөөд төхөөрөмжүүдийн хооронд амжилттай интеграцыг хангана.
• Хүн-Машины Интерфейс (HMI) : Үйлчлэгчдэд цэвэр дэлгэцийн самбар ашиглан бодит цагийн оношлогоо болон хяналтыг хангадаг.

Эдгээр хэсгүүдийг хайрцаг нь хөрс, чийг, цахилгаан соронзон саад нарийгаас хамгаалж, цутгол эсвэл химийн боловсруулалтын үйлдвэр шиг хүнд нөхцөлд найдвартай ажиллагааг хангана.

Сенсор, актюатор болон I/O төхөөрөмжүүдтэй интеграц

Программчлагддаг логик контроллерүүд температурын датчик, даралт хувиргагч гэх мэт олон төрлийн мэдрэгчдээс мэдээлэл цуглуулж, цахилгаан соленоид вентиль, хөдөлгүүрийн төрөл бүрийн төхөөрөмжүүдэд дохио илгээнэ. Жишээ нь, халаалт, агааржуулалтын системийг авч үзье. PLC нь термостатын мэдээллийг уншиж, тухайн бүс нутгийн температурыг зөв түвшинд байлгахын тулд шүүрүүрийн ажиллагааг удирддаг. Эдгээр цифрийн болон аналог оролтын гаралтын модуль нь дохиог стандартчилсан аргаар хөрвүүлэхэд тусалдаг. Энэ нь тоног төхөөрөмжийг дахин уяж өөрчлөхгүйгээр шинэ болон хуучин төхөөрөмжүүдийг хооронд нь зохицуулан ажиллуулах боломжийг олгодог. Системийн зарим хэсгийг цаг тухайд нь шинэчлэхийг хүсч буй байгууламжууд энэ боломжийг маш ихээр ашигладаг.

ПЛК-ийн индустрийн системийн загварчлал болон уян хатан байдлыг сайжруулахад үзүүлэх нөлөө

PLC хяналтын самбарын шилжилт нь аж үйлдвэрийн тоног төхөөрөмжийн байгуулалтыг хангалттай хуучин хатуу техникийн тохиргооноос программ хангамжийн хувьд илүү зохицох чадвартай зүйл рүү шилжүүлэв. Компаниуд шинэ бүтээгдэхүүн гаргах эсвэл одоо байгаа бүтээгдэхүүнд өөрчлөлт оруулах шаардлагатай үед цахилгаан холболтыг дахин хийхийн тулд системийг бүхэлд нь салгахын оронд зүгээр л програм хангамжийг шинэчилдэг. Сүүлийн судалгаа нь төдийлөн ч гэсэн гайхамшигтай үр дүнг харуулж байна - өөр өөр үйлдвэрлэлийн ажлуудын хооронд шилжихэд шаардагдах хугацаагаа ойролцоогоор хоёрны нэгээр бууруулж чаджээ. Ийм төрлийн уян хатан байдал нь машин үйлдвэрлэгчид, мөн салхины турбины үйлдвэрлэгчид зэрэг зах зээлийн шаардлагад тогтмол зохицох ёстой үйлдвэрлэлийн салбарт ач холбогдолтой ялгааг оруулдаг.

Үйлдвэрлэлийн Үр ашиг, Нарийвчлал, Бүтээмжийг Дээшлүүлэх

PLC удирдлагын самбарууд нь автоматачилсан логик болон бодит цагийн тохируулгын тусламжтайгаар ажлын урсгалаа оновчлох замаар орчин үеийн үйлдвэрлэлийн үйл ажиллагааны үндэс суурь болдог. Програмчлагдсан дарааллыг гарын авлага ажиглалтаар солих замаар үйлдвэрлэлийн мөчлөгт хувьд зохицуулалт хийх боломжийг хасч, микрон түвшний нарийвчлалыг хадгалан барьж чаддаг.

PLC удирдлагын самбарууд процессийн нарийвчлалыг болон тогтвортой байдлыг хэрхэн сайжруулах вэ

Хүчний төхөөрөмжийн процессыг PLC системээр удирдах үед түлхүү хүчин зүйлсийн (температурын, даралтын түвшний) хэлбэлзэл нь ерөнхийдөө 0.05%-аас доош байдаг. 2023 оны Автомжуулалтын үр ашгийн тайлан энэ мэдээллийг процессын тогтвортой байдалд дэлгэрэнгүй мэдээллээр баталж өгдөг. Эдгээр системүүд нь моторын эргэлтийн хурд эсвэл вентиль байрлалыг микросекундын түвшинд тохируулж чаддаг тодорхой удирдлагын алгоритмыг ашигладаг бөгөөд энэ нь үйлдвэрлэлийн бүх явцад гаралтыг ижил төстэй байлгахад тусалдаг. Жишээлбэл, автомашины угсралтын үйлдвэрт PLC-ээр удирдагдах эргэлтийн моментийн түлхүүрүүд маш үр дүнтэй ажиллаж байна. Үйлдвэрлэгчид нь холбооснуудыг татаж бэхлэхдээ ойролцоогоор 99.8% ижил төстэй байдлыг хангаж байгаа тухай мэдээлсэн бөгөөд энэ нь бодит хэмнэлтэнд хүргэдэг. Эдгээр дэвшилтэт удирдлагыг ашиглаж буй үйлдвэрүүд нь сард дахин боловсруулах зардлыг үйлдвэрлэлийн нэгж тутамд дунджаар 18 мянган ам.доллар хэмнэж байгаа бөгөөд энэ нь цаг хугацааны туршид үйл ажиллагааны нийт зардлыг бууруулахад том хувь нэмэр болдог.

Автоматжуулсан удирдлагын тусламжтайгаар зогсолт болон хүний алдааг бууруулах

PLC систем нь хүмүүсийн бодит хурдан байдалтай харьцуулахад тоног төхөөрөмжийн асуудлыг олохдоо 12 дахин хурдан бөгөөд засварын ажил мөн түүнд харгалзан хурдан хийгддэг. Цаасан бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэгчид PLC системийг сав баглаа боодлын шугаманд нэвтрүүлснээр дундаж засварын хугацаа нь 2/3-аар буурсан гэж тайлагнаж байна. Аюулгүй байдлын хувьд автоматаар блоклодог болон алдааг илрүүлэх ухаалаг онцлогууд нь ихээхэн нөлөө үзүүлдэг. Нэг үйлдвэрлэгч нь гар утсаар ажилладаг үед байнга тохиолддог алдааг багасгаснаар чанарын асуудал нь 40%-иар буурчээ. Тухайн хүнсний боловсруулагчид хувьд нөлөө нь маш их байв. 2022 оны эхнээс эхлэн PLC-ээр хяналт тавьсан цэвэрлэх мөчийг ашигладаг үйлдвэрүүд нь өөр өөрсдийн цэвэрлэгээний журам журмыг стандартчилснаар бохирдолын тохиолдол нь 85-90%-иар буурчээ.

Хэмжээний өсөлт болон Өндөр хүчин чадлын ашигт байдлын дээшлэл

Орчин үеийн PLC системийн модуль хэлбэр нь үйлдвэрийн тоног төхөөрөмжийн гол хэсгүүдийг солихгүйгээр оролт гаралтын багтаамжийг анхны хэмжээнээсээ гурван дахин нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог. Электр хөдөлгүүртэй тоног төхөөрөмжийн хэсгүүдэд ажилладаг хэсгийн үйлдвэрлэгчдэд ийм масштаблах боломж нь хоёр сарын дараа үйлдвэрлэлийн хэмжээгээ 200%-иар нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог. Энэ нь хуучин реле системээс хамгийн ихдээ тийм үр дүнг хүртэл 5 сар шаарддаг байсан бол илүү өсөлт юм. Миллисекунд тутамд 10,000 команд ажиллуулдаг хурдан PLC-үүд нь үйлдвэрлэлийн төв процессыг 10 нанометр нарийвчлалтай хадгалж барих замаар жилд нь ойролцоогоор 22% илүү бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд тусалдаг. Ийм хурд болон нарийвчлалын хослол нь өнөөгийн шаардлага ихтэй үйлдвэрлэлийн орчинд эдгээр системүүдийг маш үнэт зүйл болгож байна.

PLC Системийн модуль бүтэц болон масштаблах чадвар

Модуль PLC-ийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн тусламжтайгаар загварчлалын уян хатан байдал

Модуль хуваарьтай PLC-ийн удирдлагын самбар нь автоматжуулалтын системийг тохируулах үед үйлдвэрлэгчдэд уян хатан байх боломжийг олгодог. Учир нь тэд хүчний эх үүсгэвэр, оролт/гаралтын модуль, мэдээлэл солилцох олон янзын сонголтуудыг хооронд нь холих боломжтой. Үйлдвэрүүд өөрчлөлт оруулах бүрт бүх системээ дахин барьж байх шаардлагагүй болсон. Жишээ нь, роботын системд хөдөлгөөнийг удирдах төхөөрөмж эсвэл нарийвчлалтай хэмжилт хийхэд тусалдаг аналог модуль нэмж болно. Модуль хуваарьтай PLC-ийн зах зээл нь 2029 онд ойролцоогоор 3.01 тэрбум ам.доллар хүрэх бөгөөд энэ нь тогтвортой өсөлттэй байна. Энэ чиг хандлага нь танилцуулахад амархан бөгөөд автомашин үйлдвэрлэл, энерги үйлдвэрлэлийн салбаруудын хувьд одоо үеийн уян хатан системүүдэд буй хэрэгцээ ихтэйтэй холбоотой юм. Модуль хуваарьтай PLC-ийг тийм чанартай болгож буй юу вэ? Тэд тодорхой давуу талуудыг санал болгодог. Жишээ нь, тогтмол самбарын загварчлалтай харьцулахад засвар үйлчилгээг хялбар болгох, суурилуулалтын хугацааг богиносгох гэх мэт.

• Хурдан зогсох хугацаа гэмтсэн модулиудыг үйлдвэрлэлийг зогсоолгүйгээр хурдан солих боломжтой.
• Үнэ зөвшөөрөхийн тулд : Системийг шинэчлэх үед бүх системийг солихоос зайлсхийдэг цогц байгууламжууд.

Хувьсах үйлдвэрлэлд зориулсан хөдөлгүүрийн системүүдтэй интеграцлах PLC хяналтын самбар

Үйлдвэрүүд модуль хэлбэрийн PLC системүүдийг VFD болон серво моторуудтай холбоход моторуудын эргэлтийн хурд, үүсгэх нь хүч момент, байршил зэрэгт илүү нарийн хяналт тавьж чаддаг. Энэ нь тогтмол өөрчлөлт шаардлагатай үйл явцад маш сайн ажилладаг. Одоогийн баглаа боодлын шугамыг жишээ болгон авч үзье. Тэдгээрийн сенсорууд орчныг хянах үед конвейерийн бүсийг автоматгаар удаашруулж эсвэл хурдасгаж чаддаг. Модуль хэлбэрийн тоног төхөөрөмжийн өөр нэг давуу тал нь аюулгүй байдалд тавигдах шаардлагуудыг хангахад хялбар байдаг. Инженерүүд зөвхөн аюулгүй байдалын түвшин болон хамгаалалтын түвшинд нийцсэн оролтын/гаралтын модулуудыг эсвэл нөөцөөр боловсруулалтын төхөөрөмжүүдийг шаардлагатай үед нь холбох замаар үйлдвэрүүдийн дагаж мөрдөх шаардлагатай SIL болон PL шаардлагуудыг хангаж чаддаг.

Бодит цагийн хяналт, мэдээллийн цуглуулалт, системийн холболт

Бодит цагийн процессийн хяналтыг хангах, үйл ажиллагааны харагдацыг бий болгох

Өнөөгийн PLC-ийн удирдлагын самбарууд нь төхөөрөмжийн доторх датчикаар хэмжих температурын үзүүлэлт, даралтын түвшин, материалын урсгалын хурд зэрэг олон үзүүлэлтийг хянах боломжтой. Үйлдвэрийн ажилчид том дэлгэцийн HMI-г ашиглан явагдаж буй үйл явцыг хянах ба шаардлагатай тохируулгыг хийх боломжтой бөгөөд энэ нь алдаа гарах боломжгүй үед маш чухал байдаг. Эдгээр автоматжуулсан системээс мөн чип үйлдвэрлэлийн салбарт гайхалтай үр дүнгүүдийг харуулжээ. PLC-ээр хянах болгосон халаалтын системд шилжсэн үйлдвэрүүд нь хуучин аргаар халааснаас 22 хувь боловсон болон сайн чип үйлдвэрлэсэн гэж тайлагнажээ. Ийм ажиллагаа нь дараа нь гарч болох зардал ихтэй асуудлуудыг зогсооход маш их нөлөө үзүүлдэг. Жишээ нь, тугалганыг хайлуулах үед ч хамгийн бага температурын өөрчлөлт ч тухайн нарийхан +/- 5 градусын хүрээнээс гарч бүх тавилыг муудаж болзошгүй юм.

Үндсэн харилцаа холбооны протоколууд: Modbus, Profinet, ба EtherCAT

Үйлдвэрлэлийн автоматжуулалт нь гурван үндсэн харилцаа холбооны протоколд тулгуурладаг:

• Modbus tcp : Ус эмнэлгээний төрөл бүрийн төхөөрөмжид ашигладаг, хуучин системтэй нийцтэй, өргөн ашиглагддаг протокол.
• Profinet : 100¼с-ээс бага мөчлөгийн цагийг хүргэдэг бөгөөд хурдан шилжүүлэх шугамыг тааруулахад тохиромжтой.
• EtherCAT : 1¼с-ээс бага хэлбэлзэлтэй байдаг тул роботын цуглуулгын нарийн хөдөлгөөний удирдлагад тохиромжтой.

Эдгээр стандартууд нь нарийн үйлдвэрлэлийн нүднүүдэд мэдээллийн оролт/гаралтын цэгүүдийн хувьд үр ашигтай мэдээллийн солилцоог хангана.

Мэдээ бичлэг, алсын хяналт, урьдчилсан техникийн үйлчилгээ

PLC-ийн хяналтын самбарууд нь бүх төрлийн үйл ажиллагааны мэдээллийг хянах бөгөөд түүнийг шууд SQL мэдээллийн санд хадгалдаг тул бидний дараа түүхэн мэдээллийг авч үзэх боломжийг олгодог. Засварын баг энэ мэдээллийг бусад хэрэгсэл ашиглан олж мэдэх боломжгүй байсан зүйлсийг илрүүлэхэд маш их ашигладаг. Жишээлбэл, хөдөлгүүрүүд энгийнээсээ илүү хэлбийхийг эхэлсэнтэй холбогдож, тэд үндсэн асуудал болохоос өмнө өнхрүүлэг төхөөрөмжийн асуудлыг илрүүлж чаддаг бөгөөд зарим тохиолдолд гурван эсвэл долоон долоо хоногийн өмнөх алдааг урьдчилан таамаглаж чаддаг. Одоо болтол ашиглагдаж байгаа аюулгүй холбоосын замаар инженерүүд зөвхөн объект дээр ирэхгүйгээр ч зүүдийн хурдны хэмжээнээс хазайж ажиллаж буй конвейр зуухны шалтгааныг олох боломжтой болсон. Эдгээр технологийн нэгдэл нь бидний үйл ажиллагаанд томоохон нөлөө үзүүлсэн. Өнгөрсөн жилийн сүүлчийн мэдээний тайлангуудын дагуу материал зөөх системүүдийн ихэнх дээр төхөөрөмжийн таамагдаагүй зогсолтын тоог ойролцоогоор 30 хувь бууруулсан байна.

Хатуу аж ахуйн орчинд PLC удирдлагын самбарын найдвартай ажиллагаа

Экстрем үеийн нөхцөлд бат бөх байдлын шинж чанар болон алдаа тэсвэрлэх чадвар

Хяналтын панелүүд нь талбайд хүнд нөхцөл байдал үүсэх үед ч ажиллаж байх ёстой. Энд температур хэлбэлзэх, чийгшил ихтэй, олон төрлийн бөөмс агаар болон дамжуулагдах газруудыг хэлж байна. Ихэнх хаалттай төхөөрөмжүүд нь дор хаяж IP54 стандарттай байдаг бөгөөд заримдаа илүү сайн байдаг. Энэ нь дүүрэн агаарыг тэсвэрлэж, усны цацрагийг тэвчих чадвартай гэсэн үг юм. Энэ нь уурхайн, металл огтлох үйлдвэр, химийн уул уурхайн шиг хүнд аж үйлдвэрийн орчинд маш чухал байдаг. 2024 оны үйлдвэрийн автоматжуулалтын салбараас гарсан сүүлийн өгөгдлүүдийн дагуу PLC систем ашигладаг аж ахуйн нэгжүүд нь шингэн огтлолын шингэн ба нисдэг металл хэсгүүдтэй хариуцлагатай хуучин тогтолцоонуудтай харьцуулахад хүртэл хоёр гуравны хэмжээгээр бууруулжээ. Гэвч эдгээр системүүдийг ажиллуулж байгаа гол онцлогууд нь резерв хүчний эх үүсвэр, гар утасны оролтын/гаралтын модуль юм. Зүйл алдагдах үед техникийн ажилчид бүх зүйлийг бүрэн унтраалгүйгээр хэсгүүдийг солих боломжтой. Тийм тогтвортой байдал нь зөвхөн хүсэлт биш, нефтийн цацраг, цахилгаан станцуудад үйл ажиллагааг зогсоход мөнгөн зардал болон аюулгүй байдалд эрсдэл үүсгэдэг.

Урт хугацаанд ажиллах чадвар, цөөн засвар үйлчилгээ шаардах

Хромтой гангаар хийсэн хаалт, хэлхээний хавтанг конформит хучилттай хийсэн ПЛК-ийн удирдлагын самбарууд нь дунджаар 10-15 жил ажиллах бөгөөд их хэмжээний засвар үйлчилгээ шаардахгүй. Урьдчилан таамаглах мониторингийн систем нь температурын өөрчлөлт, тоног төхөөрөмжийн хэлбийлтийг хянах замаар ажилчид эвдэрч байгаа хэсгүүдийг цаг тухайд нь солих боломжийг олгодог. 2023 онд олон улсын 8200 гаруй үйлдвэрт цуглуулсан мэдээллийг судалснаар энэ аргыг хэрэглэсэн компаниуд нь асуудал гарсны дараа засвар хийлдэг компаниудтай харьцуулахад жилийн засвар үйлчилгээний зардлаа дунджаар 50%-иар бууруулж чаджээ. Ийм хэмнэлт нь цаг хугацааны дараа төсөвт анхааралтай хандах үйлдвэрийн менежерт томоохон ялгааг бий болгодог.

Түгээмэл асуултууд

ПЛК-ийн удирдлагын самбарын үндсэн үүрэг юу вэ?

PLC-ийн хяналтын самбар нь индустрийн автоматжуулалтын системийн төвд байрладаг бөгөөд оролтын дохиог хянах, шийдвэр гаргах, механик хэсэгт гаралтын команд өгөх зорилготой програм хангамжийг ашигладаг.

PLC-ийн хяналтын самбар нь үйлдвэрлэлийн процессыг хэрхэн сайжруулдаг вэ?

Тэд ажлын явцыг гар утасны хяналтыг арилгаж, нарийн зөвшөөрөгдөх хэлбэлзлийг хадгалж, програмын тохируулгаар хурдан тохируулж, уян хатан байдлыг нэмэгдүүлж бүтээмжийг сайжруулдаг.

Модуль хэлбэрийн PLC систем яагаад ашигтай вэ?

Модуль хэлбэрийн PLC систем нь уян хатан байдлыг олгож, үйлдвэрлэгчдэд дахин тохируулах боломжийг олгох ба ингэснээр зогсолтын болон үйлчилгээний зардлыг бууруулдаг.