Как выбрать контроллер промышленной автоматизации

При выборе контроллера промышленной автоматизации необходимо учитывать несколько важных условий, а не только те, которые имеют слова PLC, PAC или IPC в них . Требования к приложению должны быть четко определены, а потребности в масштабируемости должны быть учтены до того, как будет сделан выбор.

Во-первых, неплохо начать с разделения потребностей оборудования в эксплуатации, что поможет пользователям оценить диапазон контроллеров, указанный машиностроителями. Система автоматизации может предоставлять комплексное решение или индивидуальный контроль, в зависимости от того, как она вписывается в производственный сценарий.

Программируемый логический контроллер (PLC), программируемый контроллер автоматизации (PAC) или промышленный персональный компьютер (IPC) могут обеспечивать управление отдельной станцией, машиной, сборочной линией или даже всем производственным цехом. В случае интегрированной производственной системы для сквозного управления можно использовать один большой контроллер с удаленными базами ввода/вывода, обменивающийся данными через Ethernet. Однако могут быть случаи, когда приложение может потребовать модульного подхода, когда разбиение системы автоматизации на логические части было бы более подходящим. В таких случаях автоматизация разделяется на части и распределяется между меньшими ПЛК в зависимости от рабочей нагрузки.

Некоторые эксперты по автоматизации рассматривают эти два решения как далекие друг от друга, делая вывод, что для обоих требуются разные платформы. Но это не обязательно должно быть правдой. Некоторые производители предлагают контроллеры различных размеров, совместимые с одним и тем же программным обеспечением. Наличие единой среды программирования означает, что системе можно придать гибкость, а затраты, связанные с разработкой программы, можно сократить, поскольку проекты можно переносить с одного ПЛК на другой.

Однако сложно решить, использовать ли большой ПЛК для одной программы или использовать модульный подход. Решение намного сложнее, чем выбор ПЛК , PAC или контроллер на базе ПК. Учет следующих факторов может помочь создать хорошую базу:

• Новая или существующая система
• Отдельные устройства
• Экологические проблемы
• Управление циклом
• Аналоговые устройства
• Специальные модули
• Места ввода/вывода
• Общение
• Программирование

Независимо от того, является ли система новой или уже существующей, можно устранить множество недоразумений и повлиять на оставшиеся факторы выбора. Если продукты уже установлены, совместимость приобретает первостепенное значение, нейтрализуя количество бесполезных продуктов.

Выбор контроллера также зависит от условий окружающей среды. Если существуют экстремальные условия, например, связанные с температурой, влажностью, пылью и т. д., контроллер должен будет соответствовать им, чтобы оставаться в рабочем состоянии.

Количество, типы и расположение входов/выходов

Определение количества операций ввода-вывода и типы полевых устройств следующие в списке. Начните с перечисления всех дискретных входов и выходов в электронной таблице, определяя каждый тип, например. цифровой датчик, аналоговый датчик, привод, регулирующий клапан и т. д. Параметры, которые необходимо записать, включают протокол связи, эквивалентную мощность и т. д.

Тип и количество точек ввода-вывода оказывают большое влияние на выбор платформы управления. Машиностроители часто совершают ошибку, выбирая контроллеры, которые могут удовлетворить текущие потребности, не оставляя места для будущего расширения. Предоставив пространство для расширения как минимум на 20 %, ввод-вывод может предотвратить серьезные кризисы в будущем. Некоторые контроллеры также имеют ограниченные типы входов/выходов, например аналоговые, высокоскоростные входы и т. д. Это также может стать проблемой в будущем.

Упомянутая ранее электронная таблица должна включать функции и уровни сигналов всех аналоговых устройств, в том числе отдельные суммы для контура ток/напряжение, входы резистивных датчиков температуры, термопары и т. д. Спецификации контроллеров должны соответствовать этим требованиям, чтобы все аналоговые входы и поддерживаются выходы, а также их типы сигналов.

Более того, специальные входы/выходы также должны быть перечислены в электронной таблице. К ним могут относиться, помимо прочего, высокоскоростные входы/выходы, счетчики, часы реального времени и серво/шаговые двигатели. Могут быть контроллеры, которые могут не иметь специальных функций, поэтому обязательно проведите тщательный анализ, прежде чем принимать решение. Очень важно понимать возможности контроллера и требования к приложениям.

Физическое расположение клемм ввода/вывода также должно быть определено по отношению к полевым устройствам и записано в электронной таблице. Разбивка этих требований на более мелкие модули поможет понять потребности локального и удаленного ввода-вывода, что, в свою очередь, поможет определить, какие протоколы связи в реальном времени необходимы. В некоторых установках предпочтительнее локальность, в то время как другие в значительной степени зависят от удаленного ввода-вывода.

Если расстояние между контроллерами и подсистемами велико, удаленный ввод/вывод был бы хорошим выбором вместо того, чтобы мучительно прокладывать кабели для каждого полевого устройства. Кроме того, должны поддерживаться методы и скорости связи, будь то последовательный ввод-вывод или ввод-вывод на базе Ethernet. В современных промышленных условиях становятся популярными протоколы Ethernet, такие как EtherNet/IP, наряду со специально разработанными версиями протоколов с открытым исходным кодом, таких как Modbus.

Связь

Коммуникации между периферийными устройствами, распределенным вводом-выводом, ПЛК и корпоративными системами могут быть необходимы на некоторых производственных этажах. Масштабы их должны быть определены на ранней стадии с учетом того, что по мере продвижения вперед все будет становиться все сложнее. Некоторые контроллеры могут предлагать только 1–2 порта, один из которых будет зарезервирован для программирования, а другие могут не поддерживать определенные протоколы, необходимые для критически важных приложений.

Связь, которая будет осуществляться между контроллером и HMI или полевыми устройствами, также должна быть указана. С появлением Интернета вещей важно иметь открытые возможности для связи. Поэтому необходимо убедиться, что в контроллере есть дополнительные порты Ethernet, последовательный порт, USB.

Необходимо выполнить спецификацию протоколов Ethernet, таких как Modbus TCP, Ethernet/IP, Profibus и т. д., как для текущих требований, так и для будущего расширения.

Оборудование

Общие аппаратные соображения, которые необходимо учитывать, включают скорость сканирования, объем памяти и резервный аккумулятор. Контроллер должен иметь достаточно системной памяти для поддержки как программных требований, так и данных. Эти оценки можно сделать, выяснив количество устройств в системе. Память данных используется как для динамической обработки данных, так и для хранения переменных, например, предустановленных уставок, внутренних флагов в таймерах и накопленного времени/отсчетов.

Размер таблицы данных может увеличиться, если есть необходимость хранить исторические данные на контроллере. Необходимость регистрации данных, интерфейсы с HMI/SCADA , методы доступа и архивные базы данных должны быть четко указаны, в то время как в сценарии IIoT важными становятся также сеть, определение протокола и потребности в памяти.

Типы инструкций и размер самой программы также могут влиять на потребности в памяти. Если программа имеет несколько последовательностей, сложные функции управления и логику ошибок, то это может потребовать увеличения объема памяти. Требования могут быть оценены на основе звеньев программы и файлов данных. Спецификации контроллера также должны быть изучены, так как некоторые имеют программирование на основе имен тегов, а другие имеют фиксированные, но расширяемые таблицы данных.

Объем памяти, потребляемый программами и таблицами данных, зависит от модели контроллера. Хорошим допущением является то, что каждое дискретное устройство ввода/вывода использует 5–100 слов памяти, а аналоговый ввод/вывод использует 25–500 слов. Широкий диапазон может затруднить оценку сложных программ. Лучше было бы написать несколько блоков кода и изучить использование памяти.

Могут быть приложения, которым требуется быстрое время сканирования, а также скорость процессора контроллера и скорость выполнения инструкций, а также оба пагубных фактора в отношении этого.

Программное обеспечение

Почти половина проекта зависит от качества программного обеспечения, которое, в свою очередь, зависит от программного обеспечения, предоставляемого производителем. При выборе программного обеспечения для программирования контроллера необходимо учитывать следующие факторы:

• Простота использования
• Настройки
• Инвестиции
• Обучающие ресурсы
• Регистрация данных и удаленный доступ

Большинство контроллеров часто включают в себя бесплатное и простое в использовании программное обеспечение для программирования, содержащее около 20 инструкций, таких как таймеры, катушки, контакты, счетчики и т. д., которых достаточно для небольших приложений. Но по мере увеличения сложности требований могут возникнуть проблемы. Усовершенствованные контроллеры часто включают комплексное программное обеспечение для программирования, которое включает в себя множество функций, помогающих программистам.

Выбор программного обеспечения для программирования во многом зависит от зоны комфорта пользователя, что делает его субъективным решением. У программистов может быть свое мнение относительно выбора программного обеспечения, но оно часто отвергается высшим руководством, которое навязывает стандартное программное обеспечение для программирования контроллера, а также методы.

Тем не менее, контроллер не следует выбирать, если для него нет достаточной литературы с подробным описанием его программного обеспечения. Большинство производителей уже адаптировались к тенденции онлайн-ресурсов, предлагая подробную документацию, а также создавая форумы, на которых коллеги-программисты могут обмениваться вопросами. Однако не все сели на этот поезд; поэтому перед выбором ПЛК необходимо провести тщательную проверку биографических данных. .

Стоимость технической поддержки также должна учитываться, поскольку могут быть случаи, когда документация может не помочь решить конкретную проблему. Есть поставщики, которые предлагают бесплатные услуги в течение ограниченного времени, что может быть полезно, если соблюдается график разработки программы.

После разработки программа должна быть тщательно протестирована, а для этого программное обеспечение должно быть доступно для просмотра в форме отклика ПИД-регулятора. и профиль движения. Это позволит провести моделирование в полном объеме. Современное программное обеспечение для разработки интегрировано с симуляторами, которые позволяют проводить полноценное тестирование без необходимости подключения к оборудованию.

И наконец, вам следует воздерживаться от использования универсального подхода, будь то программное обеспечение, аппаратное обеспечение или средства связи. Выбранный контроллер должен полностью соответствовать требованиям автоматизации, но при этом иметь возможности для усовершенствования по мере изменения конструкции.

Чистое и общее измерение Малоизвестные факты о PAC