PLC удирдлагын самбар: индустрийн автоматжуулалтын үндэс

Үйлдвэрлэлийн автомжуулалтанд PLC удирдлагын самбарын үүрэг

Үйлдвэрлэлийн автомжуулалтанд PLC-ийн үүргийг ойлгох

Онцгой нарийн нарийн автоматжуулалтын төхөөрөмжүүдийн хувьд PLC-нүүд нь өнөөгийн үеийн үйлдвэрлэлийн төхөөрөмжийн төвийг бодож байгаа юм. Эдгээр програмчлагдсан контроллерууд нь оролтын дохиог хүлээн авч, програмчилсан зааврыг ажиллуулж, дараа нь үйл ажиллагааны командуудыг илгээдэг. Бүх эдгээр нь үйлдвэрийн талбай дээрх байдал хэцүү байсан ч маш хурдан гүйцэтгэгддэг. 2024 оны эхэн үеийн автоматжилтын тэргүүний дүгнэлтээс харахад PLC хяналтын системд шилжсэн үйлдвэрүүд нь бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх үр ашгийг ойролцоогоор гуравны нэгээр нэмэгдүүлсэн байна. Энэ нь бүх зүйл эдгээр дэвшилтэт хяналтын системийн дагуу маш сайн ажиллаж байгаагаас ажилтнуудын хийх зогсолт, алдаа багасаж байгаатай холбоотой юм.

PLC-нүүд хэрхэн гар ажиллагааг автоматчилсан систем болгон хувиргадаг вэ

Программчлагдсан логик хяналтын төхөөрөмжүүд (PLC) нь өмнө нь гар аргаар хийдэг байсан хяналтын системүүдийг оролддог. Үйлчлэгчид юу хийдэг вэ эсвэл сенсорууд юу мэдэрдэг вэ гэдгийг машины хөдөлгөөн болгон хувиргадаг. Жишээлбэл, шилэн сав бөглөх үйлдвэрт гарын авлагаар вентиль тохируулахаас PLC-р шилжихэд бөглөх нарийвчлал нь 98% болон дээшлээд, хаягдал бүтээгдэхүүний хэмжээ 20% буурчээ. Ашиг нь зөвхөн тоонд байгаа биш юм. Зарим үйлдвэрүүд машиныг аюултай хэсэгт нь автоматаар ажиллуулах замаар ажилчдыг хүнд нөхцөлд аюултай ажил хийхээс хамгаалж, осол гэмтлийг багасгасан байдаг.

PLC хяналтын самбарыг өргөн автоматжуулалтын системтэй интеграцлах

Онцгой зориулалтын компьютер болох ПЛК-ийн хяналтын самбарууд нь Modbus TCP гэх мэт олон төрлийн инженерийн протоколууд ашиглан SCADA болон MES шиг дээд түвшний системүүдтэй холбогддог. Энэ холболт нь ажиллуулагчдад нэг төв газраас үйл ажиллагааг хянах боломжийг олгож, таамаглалаар бус бодит өгөгдөлд үндэслэн шийдвэр гаргах боломжийг олгодог. Жишээлбэл, усан цэвэрлэх байгууламжийг авч үзье. Эдгээр төвүүд нь ПЛК-ийг Индустрийн интернетийн технологид холбосон тохиолдолд химийн бодисын түвшинг нь шуурхай зохицуулж болно. 2023 онд Ponemon-ын хэвлүүлсэн судалгаагаар энэ арга нь жилд дунджаар 740 мянган ам.доллар хэмнэдэг байна. Энэ хэмнэлт нь үйл ажиллагааны үр ашигтай нөөцийн менежмент болон хаягдлыг бууруулах замаар орж ирдэг.

ПЛК-ийн хяналтын самбарын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд болон архитектур

Үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд: CPU, Оролт/Гаралтын модуль, Цахилгаан хангамж, HMI

PLC-ийн хяналтын самбарууд нь үндсэндээ дөрвөн үндсэн хэсгээр ажилладаг. Юуны өмнө CPU буюу төв боловсруулах нэгж бүх үйл ажиллагааны тархины үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр процессорууд нь програмчлалыг маш хурдан гүйцэтгэж чаддаг бөгөөд заримдаа 0.08 микросекундод тушаалыг биелүүлж чаддаг. Ийм хурд нь цаг хугацааны хувьд шийдвэрлэх боломжийг олгодог. Дараа нь бүх зүйлийг хооронд нь холбосон I/O модуль байна. Эдгээр нь бодит PLC техникт холбогдсон бүх сенсорууд, моторуудыг холбох үүрэгтэй. Одоогийн үед ихэнх шинэ системүүд нь инжинерүүд процессийн бүх аспектыг нарийн хянах боломжийг олгодог 256-аас дээш оролт, гаралтын сувагтай ирдэг. Цахилгаан хангамж нь мөн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Ерөнхийдөө 24 вольтын тогтмол гүйдэл дээр ажилладаг эдгээр нь стандарт 120 вольтын хувьсах гүйдлийг ханган авч түүнийг аюулгүй байдлаар бууруулж, цахилгааны шуугианыг тэгшлэнэ. Эцэст нь HMI дэлгэц байна, үйлчлэгчид үнэн зөв мэдээллийг шууд дэлгэцэн дээрээс харж болдог. Энэ интерфейс нь цэвэр тоон мэдээллийг харахын орондоо бодит ертөнцийн мэдээллийг харуулдаг. Үйлчлэгчид моторын халалтыг шалгах болон бүтээгдэхүүнүүдийг доор нь зөөж буй конвейерийн хурдыг хянах боломжтой бөгөөд машины юу хийж байгааг тааж чадахгүй байна.

ПЛК хяналтын самбарын модуль хэлбэрээр зохион бүтээхийн ач холбогдол

ПЛК хяналтын самбарыг модуль хэлбэрээр зохион бүтээснээр үйлдвэрийн шаардлага өөрчлөгдсөн ч бүх зүйлийг устгаж, дахин эхлүүлэхгүйгээр тэдгээрийг засвар үйлчилгээний цонхны үед засвар хийх боломжтой. Шаардлагатай үед инженерүүд нэмэлт оролт гаралтын модулиудыг нэмж суурилуулж, хяналт шалгалтын чадлыг анх байсан боломжийг 3 дахин нэмэгдүүлж болно. Мөн засвар үйлчилгээний цонхны үед эвдэрсэн хэсгүүдийг солих боломжтой бөгөөд аварийн үед хүлээх шаардлагагүй болно. Тусгай зориулалтын картуудыг мөн суурилуулах боломжтой байдаг. Жишээ нь тодорхой процессуудыг хянаж чаддаг PID контроллерууд. Үйлдвэрийн шинэчлэлтийн бодит өгөгдлүүдийг судалснаар компанийн модуль хэлбэрээр шилжүүлэх нь системийн амьдралын мөчийн туршид тогтмол байгууламжтай харьцуулахад зардлын 1/3-1/2 хэмнэдэг байна.

ПЛК-д суурилсан автоматжуулалтанд моторын хяналтын самбарын (MCP) үүрэг

PLC Удирдлагын самбар хэрхэн ажилладаг вэ: Давтамжийн мөчлөг болон бодит цагийн боловсруулалт

PLC давтамжийн мөчлөгийг ойлгох: Оролт, Логик, Гаралт

PLC удирдлагын самбар нь давтагддаг давтамжийн мөчлөг -ийн дагуу ажилладаг бөгөөд индустрийн орчинд бодит цагийн автоматжуулалтыг хангана. Мөчлөг нь гурван үндсэн шатыг даган ажилладаг:

1. Оролтын скан - PLC нь температур, даралт эсвэл түлхүүрийн байдал гэх мэт холбогдсон сенсороос өгөгдөл уншина.
2. Логик гүйцэтгэл - Систем нь зохиомол хариултыг тодорхойлохын тулд урьдчилан програмчилсан зааврыг боловсруулна.
3. Гаралтын шинэчлэлт - Систем нь процессыг автоматаар тохируулахын тулд актюаторууд, реле, эсвэл моторуудыг идэвхжүүлнэ.

Энэ бүх дараалал милисекундын дотор бүрэн гүйцэтгэгдэж, цуглуулах үйлдвэрээс эхлээд ус эмнэлгийн байгууламж хүртэлх хэрэглээнд хурдан хариу үйлдэл болон нарийвчлалыг хангана.

Үйлдвэрийн хяналтын хэрэглээнд бодит цагийн хариу үйлдэл

Хурд болон найдвартай байдал нь автоматжуулалтын үйлдвэрт маш чухал байдаг. Гар аргаар хийх системээс ялгаатай нь PLC нь хүний рефлексийн саатлыг арилгаж, сканерлэх үйлдлийг тасралтгүй гүйцэтгэдэг - зарим өндөр ач холбогдолтой нэгжүүд милисекунд тутамд 1000-аас илүү зааврыг боловсруулдаг. Энэ бодит цагийн боловсруулалт нь зогсолтын цагийг багасгаж, холбогдсон төхөөрөмжүүдийн синхрончлолыг хадгалж байна.

Туршилтын Тохиолдол: Шүүлтүүрийн Мөчрийг Идэвхжүүлэх Замаар Бүтээгдэхүүн Үйлдвэрлэлийг Оптималчлах

Нэгэн архинаа ундаа үйлдвэрлэгч компани нь PLC удирдлагын системээ өөрчлөн зохион шаардлагатай оролт/гаралтын дохионд эрэмбэлэл өгснөөр үйлдвэрлэлд зогсолт 15%-иар буурсан байна. Инженерүүд нь шүүлтүүрийн хугацааг 10 миллисекундээс 6 миллисекунд хүртэл бууруулж чадсан бөгөөд энэ нь жишээ нь зөв дүүргэх түвшинг хангах зэрэг автоматаар тохируулгыг мөгц хийх боломжийг олгосон. Энэ нь шүүлтүүрийн мөчрийг зөв тохируулах нь үйлдвэрлэгдэх бүтээгдэхүүний хэмжээнд томоохон нөлөө үзүүлдэгийг харуулж байна. Өнөөдөр шинэ загварын PLC-үүд ухаалаг диагностикийн боломжуудтай ирдэг. Эдгээр нь шүүлтүүрийн хугацааг тогтмол хянах бөгөөд газрын шохойд гэмтэл үүсэхээс хамаагүй өмнө асуудлыг илрүүлдэг.

PLC Удирдлагын Самбарын Системд Холбоо Барилт

Ердийн Индустрийн Протоколууд: Modbus, Profinet, ба EtherCAT

Онөөдрийн PLC хяналтын самбарууд нь олон үйлдвэрийн төхөөрөмжүүд хоорондоо харилцахад ихэвчлэн стандарт холбоо бүхий протоколуудад тулгуурладаг. Жишээ нь, анх 1979 онд нэвтрүүлсэн Modbus протоколыг дурьдаж болох бөгөөд энэ нь олон уулзваруудад хэрэглэгдэж байна. HMS Networks-ийн 2022 оны мэдээгээр байгууламжуудын ойролцоогоор 41% нь энэ протоколыг ашигладаг бөгөөд энэ нь хуучин төхөөрөмжтэй сайн ажилладаг, хэрэглэхэд хялбар байдаг. Хурд чухал байх үед Profinet (Industrial Ethernet дээр ажилладаг) болон EtherCAT технологиуд онцлог байдаг. Эдгээр технологиуд нь зэрэгцээ хөдөлгөөний даалгаваруудын тулд циклийн хугацааг 1 миллисекунд хүртэл хандлагадаг. Шилэн сав бөглөх уулзварууд нь EtherCAT технологийн гол хэрэглэгчид бөгөөд бөглөх болон таглах үйл явцад 50 микросекундаас бага хэлбэлзэл шаарддаг, ингэснээр бүх сав бүр зөв таглагдаж, бүтээгдэхүүний саатал эсвэл чанарын асуудал үүсэхгүйгээр зохицуулах боломжтой болдог.

Ажиллах чадварыг харьцуулах: хурд, итгэл үнэмшил, масштаблах чадвар

Хуучин системүүд болон IIoT-тэй холбоотой сүлжээний хооронд тэнцвэр тогтоох

ARC зөвлөх бүлгийн (2023) саяхан гаргасан тайлангаар үйлдвэрлэлийн компаниудын бараг гуравны хоёр нь PLC удирдах тавилга нь IIoT системтэй нягттай ажиллах асуудалтай тулгардаг байна. Сайн мэдээ бол энэ асуудлыг шийдэх хэд хэдэн арга байдаг. Нэг нийтлэг арга нь хуучин Modbus / TCP протоколын дохионуудыг үүлдэр дээр суурилсан шинжилгээний тулд ашигладаг орчин үеийн MQTT стандартад нийцсэн зүйл болгон хувиргах боломжтой тусгай шлюз төхөөрөмжийг байгуулах явдал юм. Зарим үйлдвэрүүд нь мөн машин болон үүл хооронд өгөгдлийг илгээх боломжтой OPC UA интерфейсийг нэмж EtherCAT мастер контроллеруудаа шинэчлэх боломжтой. Одоо Profinet болон RS-485 харилцааны хуучин хэлээр ярьдаг гибрид PLC гэх мэт тоног төхөөрөмжүүд ч бий. Эдгээр арга нь үйлдвэрүүд нэг дор бүх зүйлийг солих шаардлагагүйгээр одоогийн хөдөлгүүрийн удирдлагын дэд бүтцийг ашиглах боломжийг олгодог. Мөн IIoT сүлжээгээр дамжуулан бүх мэдээллээ дамжуулан машин хэзээ засвар үйлчилгээ шаардлагатай болох талаар урьдчилан таамаглах боломжтой болж, энэ нь урт хугацаанд мөнгө хэмнэх болно.

PLC хяналтын самбарын давуу тал болон үйлдвэрлэлийн салбарт хэрэглээ

Үйлдвэрлэлийг үр ашигтай, найдвартай, өргөжүүлэх боломжийг нэмэгдүүлэх

2024 оны Automation World судалгаагаар PLC хяналтын самбар нь бодит цагт гажиг илрүүлэх чадвартай тул таамаггүй цаг алдлагыг 45%-иар бууруулж болохыг харуулжээ. Энэ нь үйлдвэрлэлийг гүнзгийрүүлэн ажиллуулахыг хүсдэг үйлдвэрлэгчдэд томоохон ялгаа гаргана. Эдгээр самбарын модуль бүтэц нь үйлдвэрт үйлдвэрлэлийн чадавхыг өргөтгөхийг хүсвэл бүх зүйлийг устгах шаардлагагүй болгодог бөгөөд энэ нь өнөөгийн хурдацтай өөрчлөгдөж буй зах зээлийн нөхцөлд маш үнэтэй юм. PLC технологийг нэвтрүүлсэн үйлдвэрүүд нь мотор болон HVAC системийг илүү сайн удирдах боломжтойгоор энерги хэмнэлтийг 12%-18% хүртэл байна. Түүнчлэн урьдчилан таамаглах засварын онцлог нь тоног төхөөрөмжийн ажиллах хугацааг ойролцоогоор 30% уртасгаж, солих болон засварын зардлыг хэмнэнэ.

Ус цэвэрлэх, HVAC, боодол үйлдвэрлэлийн шугамд PLC хэрэглээ

Гурван салбар нь PLC-ийн олон талыг илэрхийлдэг:

1. Цэвэр усны байгууламж pH түвшнийг ±0.2 нарийвчлалтай байлгахын тулд химийн бодисын дозлол болон насосын удирдлагыг PLC-ээр автомжуулах
2. ХӨСҮТ-ийн систем хувийн хэсгүүдийн агаарын урсгал болон температурыг тэнцвэржүүлэхийн тулд PLC логикийг ашиглан энергийн алдагдлыг 22%-иар бууруулах
3. Савлалтын шугам pLC-ээр зохицуулсан роботын паалетчилэгч болон харагдах чанарын шалгалтаар 99.5% ажиллагааны баталгаатай байдал хангах

Ирээдүйн зүй тогтол: IIoT, Edge Computing, PLC систем дэх кибер аюулгүй байдал

PLC удирдлагын самбаруудыг Инженерийн IoT системүүдтэй холбодог бол цаашид урьдчилан таамаглах засварын шинэ боломжуудыг нээж өгдөг. Өгөгдлийг гадагш илгээхийн оронд шууд эх үүсвэр дээр нь хэлбэлзэл ба дулааны загварыг шинжилснээр үйлдвэрүүд асуудлыг илрүүлж, асар их аюулгүй байдлыг урьдчилан сэргийлж чаддаг. ISA-гаас өнгөрсөн жил хийсэн судалгаагаар онолын үйлдвэрүүд дөрвөн цагийн хөдөлгөөнд 80 гаруй хувь буурсан байна. Гэхдээ энэ технологийн дэвшлийн өнгөрөөсөн талаас нь харвал, одоо үйлдвэрлэгчид ихэвчлэн IEC 62443-р дамжуулан сертификатжуулсан PLC тоног төхөөрөмжийг авахыг шаарддаг бөгөөд өмнөх протоколууд нь кибер нөлөөлөлд тэсвэртэй биш байна. Энэ аюулгүй байдлын асуудал нь инженерүүдийн самбарын дизайн хийх нөхцөлийг бүрэн өөрчилж байна.

Түгээмэл асуултууд (FAQ)

Инженерийн автоматжуулалтанд PLC-ийн үндсэн үүрэг юу вэ?

PLC эсвэл програмчилж болох логик контроллер нь үйлдвэрлэлийн автоматжуулалтын системд тархины ажил гүйцэтгэдэг. Энэ нь датчикаас болон төхөөрөмжүүдээс орж ирсэн мэдээллийг уншиж, урьдчилан тогтоосон зааварчилгааны дагуу мэдээллийг боловсруулж, процессийг үр дүнтэй удирдахын тулд командуудыг ажиллуулагч төхөөрөмжүүд болон машинууд руу илгээдэг.

PLC-үүд үйлдвэрлэлийн үр ашгийг хэрхэн сайжруулдаг вэ?

PLC-үүд гарын авлагаар хийгддэг ажлуудыг автоматжуулж, хүний алдааг багасгаж, удирдлагын нарийвчлалыг нэмэгдүүлж, зогсолтын тохиолдлыг бууруулж үйлдвэрлэлийн үр ашгийг сайжруулдаг. Энэ нь үйлдвэрлэлийн процессыг оновчтой болгох, хаягдлыг багасгахын тулд бодит цагийн хяналт болон оношлогоог хэрэгжүүлдэг.

PLC-үүд оршин тогтнож буй үйлдвэрлэлийн системүүдтэй интеграцчилж болох уу?

Тийм ээ, PLC-үүд Modbus, Profinet, EtherCAT гэх мэт үйлдвэрлэлийн протоколуудыг ашиглан оршин тогтнож буй системүүдтэй интеграцчилж болно. Энэ нь төхөөрөмжүүд, дээд түвшний системүүд болон IIoT платформуудын хооронд гүнзгий харилцааг хангаж, комплекс процессийн хяналт болон хяналтыг хангана.

PLC хяналтын самбарын бүрэлдэхүүн хэсгүүд юу вэ?

PLC хяналтын самбар нь CPU, оролт гаралтын модуль, цахилгаан эх үүсгүүр, хүн-машин интерфейс (HMI) дэлгэцийг багтаадаг. CPU нь мэдээллийг боловсруулдаг, оролт гаралтын модуль нь техникийн элементүүдтэй холбогддог, цахилгаан эх үүсгүүр нь тогтвортой цахилгаан хангамжийг хангадаг бөгөөд HMI дэлгэц нь операторууд системийн байдалд хяналт тавих боломжийг олгодог.