Ümumi və ya təcrid olunmuş PLC giriş-çıxış modulları: mühəndislərin sistem layihələndirməsində gözdən qaçırdıqları məqamlar

Müasir avtomatlaşdırma sistemlərində PLC şkafları ilk baxışda çox vaxt eyni görünür. Lakin bu oxşarlığın altında sistemin etibarlılığına, maneələrə davamlılığına və nasazlıqlar zamanı davranışına birbaşa təsir edən mühüm arxitektura seçimi dayanır.

Ümumi və fərdi izolyasiyalı I/O modulları arasındakı fərq, xüsusilə qarışıq gərginlikli və paylanmış mühitlərdə mühəndislərin idarəetmə sistemlərini necə layihələndirməsinə hələ də təsir edir.

I/O arxitekturası niyə hələ də sistemin sabitliyini müəyyən edir

Bir çox sənaye qurğusunda mühəndislər əsas diqqəti CPU məhsuldarlığına və ya şəbəkə sürətinə yönəldirlər. Lakin I/O səviyyəsi real dünya siqnalları ilə idarəetmə məntiqi arasındakı əsas interfeys olaraq qalır.

Bu səviyyədə verilən kiçik layihələndirmə qərarları çox vaxt sistemin elektrik təsirləri altında proqnozlaşdırıla bilən davranıb-bazranmayacağını və ya diaqnostikası çətin olan fasiləli nasazlıqların yaranıb-yaranmayacağını müəyyən edir.

Şəkil 1. I/O kanallarının istinad sxemindəki struktur fərqləri sistemin torpaqlanma davranışına və maneələrə davamlılığına təsir edir.

Ümumi istinad və elektrik müstəqilliyi

Ümumi I/O modulları bir neçə kanalı ümumi elektrik istinadına birləşdirir. Bu, naqillərin çəkilməsini sadələşdirir və xüsusilə yığcam idarəetmə panellərində xərcləri azaldır.

Lakin bu ümumi struktur həm də o deməkdir ki, nasazlıq və ya gərginlik dəyişməsi bir neçə kanala daha asan yayıla bilər.

Fərdi izolyasiyalı modullar hər bir kanal ilə arxa panelin məntiqi hissəsi arasında maneə yaradır. Bu ayrılma elektrik qarşılıqlı təsirini məhdudlaşdırır və daha yüksək mürəkkəblik bahasına nasazlığın lokallaşdırılmasını yaxşılaşdırır.

Ümumi kanallar nə zaman səmərəli işləyir

Ümumi modullar sahə qurğuları vahid enerji təchizatı və sabit torpaqlanma şəraitində işlədikdə etibarlı fəaliyyət göstərir. Tipik mühitlərə yığcam maşınlar və aşağı səs-küylü panellər daxildir.

• Vahid 24VDC paylama sistemləri
• Sahə naqillərinin qısa məsafələri
• Aşağı induktiv yüklü mühitlər
• Sabit torpaqlanma arxitekturası

İzolyasiya nə zaman zəruri olur

Sistemlər bir neçə paneli, müxtəlif enerji domenlərini və ya yüksək enerjili elektrik mühitlərini əhatə etdikdə izolyasiya vacib olur.

Bu, arzuolunmaz cərəyan yollarının yaranmasının qarşısını alır və idarəetmə sistemini torpaq potensialları arasındakı fərqlərdən qoruyur.

Şəkil 2. Kanal izolyasiyası sahə tərəfdəki elektrik istinadlarını ayıraraq nasazlığın lokallaşdırılmasını yaxşılaşdırır.

Real sənaye şəraitində siqnalların davranışı

Rəqəmsal siqnallar kiçik pozuntulara davam gətirir, çünki keçid hədləri kiçik dəyişiklikləri süzgəcdən keçirir. Analoq siqnallar isə fərqli davranır: hətta millivolt səviyyəsindəki kənarlaşmalar proses göstəricilərini təhrif edə bilər.

Bu, xüsusilə 4–20 mA dövrələrində və termocüt tətbiqlərində əhəmiyyətlidir; burada siqnalın bütövlüyü sabit elektrik istinad şəraitindən böyük dərəcədə asılıdır.

4–20 mA dövrələrinin həssaslığı

Uzun məsafəli analoq dövrələr uzaq ötürücüləri çox vaxt mərkəzləşdirilmiş PLC şkaflarına birləşdirir. İzolyasiya olmadıqda, torpaq potensialları arasındakı fərqlər arzuolunmaz dövrə cərəyanlarının yaranmasına səbəb ola bilər.

Şəkil 3. Torpaq dövrəsinin təsirləri uzun məsafəli ölçmə sistemlərində analoq siqnalın dəqiqliyini təhrif edə bilər.

Termocüt ölçmələrinin sabitliyi

Termocütlər olduqca aşağı gərginlikli siqnallar yaradır. Hətta minimal elektrik müdaxiləsi göstəriciləri dəyişə bilər; buna görə də yüksək dəqiqlikli temperatur monitorinqi sistemlərində izolyasiya mühüm layihələndirmə tələbi sayılır.

Müasir idarəetmə arxitekturalarında modulların seçilməsi

Mühəndislər getdikcə mərkəzləşdirilmiş PLC şkaflarını paylanmış I/O arxitekturaları ilə birləşdirən sistemlər layihələndirirlər. Bu dəyişiklik layihələndirmənin ilkin mərhələsində düzgün I/O modul tipinin seçilməsinin əhəmiyyətini artırır.

PLC I/O modulları kimi müasir ekosistemlər indi mühəndislərə xərc, sıxlıq və elektrik dayanıqlığı arasında daha səmərəli balans yaratmağa imkan verən çevik konfiqurasiyaları dəstəkləyir.

İzolyasiya standart təkmilləşdirmə kimi qəbul edilməməlidir. O, sistem arxitekturasında ölçülə bilən elektrik riskinə cavab kimi nəzərdən keçirilməlidir.

Layihələndirmə qərarlarına sistem səviyyəsindən baxış

Ümumi və izolyasiyalı modullar arasındakı seçim nadir hallarda yalnız modulun özü ilə bağlı olur. Bu seçim mühəndislərin bütün istehsalat sahəsi üzrə enerji paylanmasını, torpaqlanma strategiyasını və siqnal iyerarxiyasını necə müəyyən etdiyini əks etdirir.

Avtomatlaşdırma sistemləri daha çox paylandıqca, maşınlar arasındakı elektrik sərhədləri daha az proqnozlaşdırılan olur. Bu tendensiya izolyasiyanın sadəcə funksiya kimi deyil, layihələndirmə üzrə qoruyucu tədbir kimi dəyərini artırır.

Sənaye baxışı

I/O ilə əlaqəli idarəetmə sistemi nasazlıqlarının əksəriyyəti məntiq xətalarından yaranmır. Onlar torpaqlanmadakı uyğunsuzluqlardan və alt sistemlər arasındakı idarə olunmayan elektrik qarşılıqlı təsirlərindən meydana çıxır.

I/O layihələndirməsini komponent səviyyəsində deyil, sistem səviyyəsində qiymətləndirən mühəndislər uzunmüddətli istismar zamanı ardıcıl olaraq daha yüksək etibarlılıq əldə edirlər.

Yekun baxış

Ümumi və izolyasiyalı I/O modulları sistem layihələndirməsinin iki fərqli fəlsəfəsini təmsil edir. Birincisi səmərəliliyə və sadəliyə, ikincisi isə elektrik müstəqilliyinə və nasazlığın lokallaşdırılmasına üstünlük verir.

Ən səmərəli sistemlər çox vaxt hər ikisindən istifadə edir və onları siqnalın növünə və mühit şəraitinə əsasən strateji şəkildə tətbiq edir.

Müəllif: Daniel Mercer, Sənaye Sistemləri üzrə müxbir PLC, DCS və ABB, Siemens və Emerson inteqrasiya layihələri çərçivəsində maşın monitorinqi sistemləri üzrə 15 illik təcrübə.