كيف تختار وحدة تحكم الأتمتة بشكل صحيح؟

بالمقارنة مع المهمة الأصلية لوحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) ، فإن وحدة التحكم في الأتمتة لديها وظائف أكثر بكثير من استبدال المرحل. الآن ، يمكن لوحدة التحكم دمج المنطق والحركة والروبوتات والتواصل مع الآلات وأنظمة الإدارة الأخرى. يمكن أن يتراوح الأداء من أجهزة بسيطة إلى معالجات متعددة النواة.

يرتبط الاختلاف بين PLC التقليدي ووحدة التحكم في الأتمتة القابلة للبرمجة (PAC) وكمبيوتر التحكم الصناعي (IPC) بشكل أساسي بقوة المعالجة والأداء ، ولكن الحدود بينهما تتلاشى تدريجياً. نظرًا للامتثال لمواصفات برمجة اللجنة الفنية الكهربائية الدولية (IEC) 61131-3 ، فقد حقق برنامج التحكم درجة معينة من التوحيد القياسي. يتجنب نظام التشغيل القوي في الوقت الفعلي الذي يعمل في الخلفية الاعتماد على نظام التشغيل Microsoft Windows. لذلك ، المصطلح"؛ IPC-based control"؛ قد يكون أكثر دقة إذا تم تغييره إلى"؛ مستند إلى Intel أو مستند إلى AMD&مثل؛ ويمكن أن تعكس المعالجات السائدة القوية المستخدمة.

نظرًا لأن وحدات التحكم في الأتمتة الحالية يمكنها القيام بالمزيد من الأشياء إلى جانب المعالجة المنطقية ، فقد يكون PLC كذلكمصطلح قديم. لأن كافة وحدات التحكم في الأتمتة قابلة للبرمجة ، فإن"؛ P"؛ في PAC يبدو أيضًا زائدة عن الحاجة. وحدة التحكم هي في الأساس جهاز كمبيوتر يمكنه تشغيل أنظمة تشغيل متعددة (في الوقت الفعلي ، Microsoft Windows و Linux) على نفس المعالج. يمكن استخدام IPC للتحكم وجمع البيانات والمهام الجديدة التي تظهر باستمرار ، مثل الحوسبة المتطورة.

يعتمد وقت استجابة اتصال PLCI / O التقليدي على أداء الشبكة ، خدرأي من العقد وحجم الاتصالات وأداء وحدة المعالجة المركزية وحمل وحدة المعالجة المركزية ؛ يمكن أن يؤدي استخدام تكامل أكثر صرامة وتصميم تكنولوجيا IEC61131 المفتوح وإدارة البرامج المركزية وتنفيذ البرامج اللامركزية إلى تحسين الأداء.

• اعتبارات وظيفة التحكم

  في نفس بيئة البرنامج ونفس البرنامج ، أصبح التشغيل على نفس المعالج وتنسيق وظائف جميع الأجهزة اتجاهًا شائعًا. يتطلب هذا تزامن وظائف الآلة واستخدام هيكل رمز معياري لجعل نهج منظم ومتماسك ممكنًا. ومع ذلك ، فإن بعض المناطق لا تحتاج إلى الكثير من التحكم المتكامل ، مثل التطبيقات البسيطة ، ولا توجد خطة توسع. تحدد متطلبات التعقيد والأداء للتطبيق مواصفات وحدة التحكم. هناك العديد من العوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار وحدة تحكم. اعتمادًا على التطبيق ، قد تحتاج إلى مراعاة الاعتبارات التالية.

• منطق

  إن المطلب الأساسي للتحكم المنطقي هو سبب استمرارنا في استدعاء وحدات التحكم الآلي PLC. PLC open هي منظمة مسؤولة عن الحفاظ على نطاق معيار البرمجة IEC61131-3 وتوسيع نطاقه ، وإدارة قدر كبير من المعرفة والتدريب والمكتبات. تتجاوز أنشطة المنظمة&نطاق التحكم المنطقي ، بما في ذلك الرياضة والأمن والبنية الموحدة OPC (UA) و XML وما إلى ذلك.

• حركة متعددة المحاور

  وفقًا للمتطلبات المختلفة مثل تعقيد التطبيق وتزامن الحركة ، يمكن لوحدة التحكم الأوتوماتيكية التحكم في عشرات أو حتى مئات من محاور الحركة. مع تطوير قانون Moore&ومعايير الصناعة ، لم تعد هناك حاجة إلى وحدات تحكم مستقلة في الحركة أو الروبوت مع شبكات حركة مخصصة.

• الأمن الإلكتروني

  في أمريكا الشمالية ، لا يزال أمان الشبكة السلكية هو الخيار الأول. تعمل منشأة أمان الشبكة والمعدات التي تتحكم في الجهاز على نفس الشبكة ، والتي ثبت أنها وظيفة تحكم فعالة. يمكن تحقيق أمن الشبكة من النواة الزائدة في معالج التحكم ، إلى وحدة التحكم في السلامة المنفصلة ، ثم إلى إدخال / إخراج الأمان (I / O) في النظام الصغير. يمتد الأمن السيبراني أيضًا إلى السلامة الرياضية ووظائف الروبوت ، مما يسمح للآلات بالعمل في الوضع الآمن بدلاً من الإغلاق المباشر ، مما يوفر كفاءة تشغيل ممتازة.

• تكامل الروبوت

  يمكن لوحدة التحكم في الأتمتة نفسها دمج العديد من روبوتات Delta ، وروبوتات SCARA ، وروبوتات مفصلية وجسر الرافعة ، ووظائف الآلة الأخرى. بالإضافة إلى ذلك ، من الممكن أداء وظائف الحركة في بيئة متوافقة مع IEC61131-3. نظرًا لخوارزمية التراص المدمجة في وضع التجميع ، يمكن لجهاز التحكم الآلي المخصص الاستمرار في توفير وظائف قيمة.

• مراقبة الآلة

  تعد مراقبة ظروف تشغيل الماكينات جزءًا أساسيًا من توقع جداول الصيانة وتقليل فترات التوقف غير المخطط لها. يمكن دمج وحدة التحكم مع أجهزة الاستشعار المختلفة الموجودة (مثل مجسات درجة الحرارة ومقاييس التسارع) لمراقبة الوضع الفعلي. قبل حدوث عطل كارثي ، تساعد مراقبة الماكينة أيضًا في اكتشاف الحالات الشاذة. يمكن أيضًا تطبيق مراقبة الطاقة على استخدام الهواء المضغوط ، واستخدام الغاز الطبيعي في السخانات والمجففات ، واستخدام المياه في العملية.

• معالجة البيانات

  يمكن أن تكون وحدة التحكم في الأتمتة عبارة عن شبكة وخادم OPCUA وعميل. لديهم وظيفة جمع بيانات إنترنت الأشياء الصناعية (IIoT) ويمكنهم تلقي التعليمات من السحابة أو الجهاز لتحسين العملية. عادةً ما ترسل وحدات التحكم في الأتمتة البيانات إلى نظام تنفيذ التصنيع (MES) ، وتخطيط موارد المؤسسة (ERP) ، وكفاءة المعدات الإجمالية (OEE) ، ووحدة النظام الأساسي الموثوقة (TPM) ، وبرامج إدارة دورة حياة المنتج (PLM). في بيئة إنترنت الأشياء ، من المهم جدًا أيضًا تلقي بيانات التحليل المفيدة.

• التكوين التلقائي

  في السابق ، كان لابد من استبدال المكونات الجديدة (مثل محركات الأقراص) بتحديد إصدار البرنامج الثابت الصحيح للجهاز وتحميله يدويًا. الآن ، يمكن لوحدة التحكم في الأتمتة قراءة المعدات تلقائيًا وتذكير الفني بإجراء التعديلات اللازمة دون تدخل يدوي.

• القدرة على الاتصال

  اليوم ، حتى وحدات التحكم منخفضة التكلفة لديها واحد أو أكثر من منافذ اتصال Ethernet للتواصل مع HMI وأنظمة الإدارة والبرمجة والمهام الأخرى غير الحرجة للوقت. بالنسبة لوحدة التحكم ، من الشائع بالفعل دعم نوع معين من بروتوكول Ethernet الصناعي ، مثل EtherNet / IP و EtherCAT و Powerlink و Profinet وما إلى ذلك ، من أجل تكوين شبكة حتمية. لسوء الحظ ، لا يوجد حاليًا معيار Ethernet صناعي معترف به عالميًا يمكنه توفير اتصالات حتمية عالية السرعة مناسبة للتحكم في الماكينةومع ذلك ، فإن تطوير الشبكات الحساسة للوقت (TSN) قد جلب توقعات كبيرة. TSN ، جنبًا إلى جنب مع OPCUA و OPCUA Pub-Sub (Pub-Sub) ، ستجلب مزيدًا من اليقين لسلسلة IEEE802 من معايير Ethernet. أنشأ تحالف الإنترنت الصناعي سرير اختبار له ، وشارك فيه العديد من موردي الأتمتة الصناعية لإثبات جدوى TSN في الاتصال من آلة إلى آلة.تعتبر TSN مهمة للغاية ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أنه من أجل تشغيل إنترنت الأشياء ، من الضروري تحقيق قابلية التشغيل البيني للاتصال بين منصات التحكم المختلفة في المصنع والمؤسسة وعلى السحابة. إذا كانت هناك حاجة إلى واجهة تسلسلية ، فيجب تحديدها على وجه التحديد ، لأن الاتصال التسلسلي أقل استخدامًا حاليًا.

• استمارة التثبيت

  فيما يلي الأنواع الثلاثة الأكثر شيوعًا لتثبيت وحدات التحكم في التشغيل الآلي.

  1) IP20 ، تركيب الخزانة: هذا هو شكل تركيب شائع الاستخدام لـ PLCs التقليدية. يوجد منفذ HMI منفصل ، عادةً ما يستخدم إدخال / إخراج متكامل أو تركيب لوحة معززة / سكة حديدية أو وحدات إدخال / إخراج للتثبيت عن بُعد.

  2) ختم IP65 / 67 / 69K ، تثبيت القاعدة أو اللوحة الأمامية: هذا النموذج يدمج HMI ووحدة التحكم ، ويعتمد التثبيت من نوع الروك ، والذي يمكن أن يعطي اللعب الكامل للمزايا المريحة للجهاز ، لذلك أصبح أكثر شيوعًا. بالإضافة إلى التحكم ، يمكن لهذا النموذج أيضًا دمج وظائف الكمبيوتر لتشغيل العديد من تطبيقات Microsoft Windows ، مثل HMI ، على الرغم من أن اتجاه HMI المستند إلى الويب أصبح أكثر وضوحًا. بالمقارنة مع وحدات التحكم المماثلة ، غالبًا ما تكون أجهزة التحكم المثبتة على القاعدة أكثر تكلفة من تلك المثبتة على اللوحة ، وتتطلب حواجز من الفولاذ المقاوم للصدأ ومتطلبات إغلاق أعلى.

  3) IP20 ، كمبيوتر صناعي من نوع الخزانة ، مع HMI مستقل: تمامًا مثل النموذج المتكامل ، يمكن أيضًا استخدام هذا النموذج كوحدة تحكم مع نظام تشغيل في الوقت الفعلي وأنظمة تشغيل كمبيوتر متنوعة وخدمات شبكة. يمكن أن تكون وحدة التحكم مستقلة ، والكمبيوتر الصناعي مخصص لمهام غير تحكم مثل الحوسبة الطرفية أو الضبابية أو السحابية. مكتبات التاريخ ، والتسلسل ، والتفتيش المرئي هي أيضًا تطبيقات شائعة. يمكن لموردي الأتمتة المتقدمة تزويد المستخدمين بمجموعة من منتجات PLC التي تلبي الاحتياجات المختلفة ، على سبيل المثال ، من وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة الصغيرة ذات الإدخال / الإخراج الثابت ، إلى وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة متوسطة المدى ، إلى وحدات أنظمة PLC التي يمكنها التعامل مع الآلاف من I / Os.

• قابلية التوسع

  على الرغم من أن بيئة تطوير البرامج عادة ما تكون مرتبطة بالأجهزة (صغيرة جدًا ومتناهية الصغر ومتوسطة وكبيرة PLCs) ، إلا أنه من الممكن أيضًا العمل في بيئة تطوير مستقلة عن الأجهزة. هذا يعني أنه يمكن برمجة المشروع أولاً ، ومن ثم يمكن اختيار جهاز التحكم أو تغييره. يمكن توسيع هذه المرونة لتشمل أنواع المحركات والقيادة. يمكن لمحرك الخطوة المنخفضة أو العاكس مشاركة نفس البرنامج مع المؤازرة المتطورة. عندما يتم تصميم سلسلة من الأجهزة للسماح بإعادة استخدام عناصر البرامج الرئيسية ، تكون متطلبات قابلية التوسع بالغة الأهمية بشكل خاص.

• أداء وحدة المعالجة المركزية

  هناك العديد من الأنواع من المعالجات منخفضة النهاية إلى متعددة النواة للاختيار من بينها ، ولكن أداءها سيتداخل مع بعضها البعض. لذلك ، يوصى بالتعاون مع فريق مهندس المبيعات والدعم الفني لمزود التكنولوجيا لاختيار أفضل الحلول الفعالة من حيث التكلفة لمتطلبات التطبيق المتوقعة ، لأنهم يعرفون منتجاتهم بشكل أفضل.من الناحية المثالية ، يجب أن يكون المعالج قابلاً للتوسيع بحيث يمكن أن يكون برنامج التحكم متوافقًا مع جميع المنتجات الموجودة على خط إنتاج وحدة التحكم. سيقوم موردو تكنولوجيا الأتمتة بإعداد مخزون كافٍ من المكونات الهامة لضمان توفر المنتج وتقديم خدمات الترحيل للبدائل.بالإضافة إلى ذلك ، من الضروري تحديد ما إذا كان التشغيل الصامت مطلوبًا ، ودرجة الحرارة المحيطة المتوقعة لتركيب وحدة التحكم. تشمل خيارات التبريد الأخرى المراوح ومكيفات الهواء والرادياتيرات والتبريد بالماء.

• الرامات "الذاكرة العشوائية في الهواتف والحواسيب

  أصبحت ذاكرة الحالة الصلبة شائعة جدًا في وحدات التحكم في التشغيل الآلي والوسائط القابلة للإزالة (مثل بطاقات C-Fast) والتطبيقات المثبتة بشكل دائم والتي تكون أكثر حساسية من حيث التكلفة. ميزة الذاكرة القابلة للإزالة هي أنه يمكن استبدالها بسهولة ، وهي ملائمة لعمل نسخ احتياطية وتخزينها ، كما أنه من السهل توسيع سعة الذاكرة.

  ومع ذلك ، عليك توخي الحذر عند استخدام بطاقات الذاكرة الصناعية والتأكد من أن الوسائط تفي بالمواصفات التي يتطلبها التطبيق. أنواع التخزين المختلفة لها عمر خدمة مختلف ، والذي يعتمد على دورة القراءة والكتابة. هذا أيضًا موضوع يجب مناقشته مع موردي الأتمتة.