PLC teqlərini anlamaq: müasir avtomatlaşdırmada kontroller səviyyəsi və proqram səviyyəsi

PLC teq strukturunun əhəmiyyəti niyə heç vaxt olmadığı qədər böyükdür

Sənaye avtomatlaşdırma layihələri böyüdükcə və daha çox qarşılıqlı əlaqəli olduqca, PLC proqramlaşdırma strategiyaları sadə ladder logic rutinlərindən kənara çıxır. Müasir kontrollerlər eyni vaxtda maşınların koordinasiyasını, edge rabitəsini, diaqnostikanı, təhlükəsizlik inteqrasiyasını və zavod üzrə məlumat mübadiləsini idarə edir.

Getdikcə mürəkkəbləşən bu mühitdə teqlərin təşkili mühüm mühəndislik qərarına çevrilib. Kontroller əhatəli və proqram əhatəli teqlər arasında seçim birbaşa yaddaş səmərəliliyinə, nasazlıqların aradan qaldırılması sürətinə, kodun daşınabilirliyinə və uzunmüddətli texniki xidmət imkanlarına təsir edir.

Köhnə PLC nəsilləri sabit yaddaş ünvanlarına böyük dərəcədə əsaslansa da, Rockwell Studio 5000 və Siemens TIA Portal kimi müasir platformalar modulyar proqramlaşdırmanı və miqyaslandırıla bilən maşın dizaynını dəstəkləyən çevik teq əsaslı arxitekturalar təqdim edib.

Şəkil 1. Müasir PLC platformaları proqramlar və xarici qurğular arasındakı rabitəni sadələşdirmək üçün fiziki I/O-nu qlobal əlçatan kontroller yaddaş strukturlarında təşkil edir.

Sabit ünvanlardan çevik teq arxitekturalarına

PLC dəyişənlərinin zamanla dəyişməsi

İlk PLC sistemləri sərt yaddaş xəritələrindən asılı idi. Mühəndislər dəyişənlərə N7:0 və ya B3:1/0 kimi sabit ünvanlar vasitəsilə istinad edirdilər. Kiçik sistemlər üçün effektiv olsa da, bu strukturlar daha böyük avtomatlaşdırılmış müəssisələrdə miqyaslandırılması çətinləşdi.

Müasir teq əsaslı sistemlər sabit yaddaş istinadlarını təsviri dəyişən adları və çevik məlumat strukturları ilə əvəz edib. Mühəndislər indi tam ədədləri, sürüşən vergüllü qiymətləri, sətirləri, massivləri və istifadəçi tərəfindən müəyyən edilən məlumat tiplərini daha yüksək oxunaqlılıqla təyin edə bilirlər.

Bu inkişaf PLC-lər, HMI-lar, tarixçə sistemləri və SCADA platformaları arasındakı qarşılıqlı işləkliyi də yaxşılaşdırdı. Allen-Bradley ControlLogix ekosistemindəki platformalar və Siemens SIMATIC kontrollerləri mürəkkəb avtomatlaşdırma arxitekturalarını dəstəkləmək üçün strukturlaşdırılmış teq idarəçiliyinə böyük dərəcədə əsaslanır.

Kontroller əhatəsi və proqram əhatəsi

Kontroller əhatəli teqlər qlobal dəyişənlər kimi işləyir. PLC daxilində istənilən proqram, rutin və ya tapşırıq onlara daxil ola bilər. Bu teqlər adətən maşın üzrə ümumi vəziyyətləri, fiziki I/O-nu, həyəcan siqnallarını, rabitəni və istehsal məlumatlarını ifadə edir.

Proqram əhatəli teqlər müəyyən bir rutin və ya proqrama lokal olaraq qalır. Onlar daxili məntiqi təcrid edir, təkrarlanan maşın bölmələrini sadələşdirir və lazımsız qlobal yaddaş ayrılmasını azaldır.

Fərq sadə görünsə də, layihələr tək maşınlardan çoxxətli istehsal sistemlərinə qədər böyüdükcə bunun mühəndislik baxımından nəticələri əhəmiyyətli olur.

Şəkil 2. Siemens TIA Portal modulyar kod təşkilatını yaxşılaşdırmaq üçün qlobal şəkildə paylaşılan kontroller məlumatlarını lokal funksiya səviyyəli dəyişənlərdən ayırır.

Yaddaş səmərəliliyi hələ də mühəndislik prioritetidir

Kontroller avadanlığı inkişaf etməyə davam etsə də, PLC yaddaşı hələ də dəyərlidir. Böyük müəssisələrdə proses qiymətlərini, hərəkət vəziyyətlərini, diaqnostikanı və rabitə buferlərini eyni vaxtda idarə edən minlərlə teq ola bilər.

Kontroller əhatə dairəsində olan teqlər bütün icra mühiti boyunca yaddaş sahəsini daimi olaraq rezerv edir. Həddindən artıq qlobal dəyişənlər yaddaş sərfiyyatını artıra və nasazlıqların aradan qaldırılmasını çətinləşdirə bilər.

Proqram əhatə dairəsində olan teqlər təkrar istifadə edilə bilən məntiq bölmələri üçün daha səmərəli alternativ təqdim edir. Mühəndislər hər maşın stansiyası üçün tamamilə yeni qlobal teq strukturları yaratmadan rutinləri təkrarlaya bilərlər.

Bu yanaşma paletləmə sistemləri, robotik yığma stansiyaları və konveyer əsaslı istehsal xətləri kimi təkrarlanan istehsal hüceyrələrində xüsusilə vacib olur.

Şəkil 3. Kontroller səviyyəli teqlərin lokal proqram dəyişənlərindən ayrılması mühəndislərə daha səliqəli və miqyaslana bilən avtomatlaşdırma layihələri qurmağa kömək edir.

Lokal əhatə dairəsinin ən böyük üstünlük verdiyi sahələr

Təkrar istifadə edilə bilən maşın modulları

Müasir avtomatlaşdırma getdikcə daha çox modul maşın dizaynına əsaslanır. İnteqratorlar məntiqi sıfırdan yenidən layihələndirmədən məhsuldarlığı artırmaq üçün bir neçə istehsal hüceyrəsində eyni stansiyaları tez-tez təkrarlayırlar.

Lokal teqlərdən istifadə proqramçılara eyni daxili dəyişən adlarını qoruyaraq maşının bütün bölmələrini təkrarlamağa imkan verir. Bu, sazlama, istismara vermə və gələcək dəyişiklikləri əhəmiyyətli dərəcədə asanlaşdırır.

Hər təkrarlanan stansiya üçün yüzlərlə dəyişənin adını dəyişmək əvəzinə, mühəndislər daxili məntiqi dəyişməz saxlayaraq yalnız xarici I/O istinadlarını yenidən xəritələndirirlər.

Daha səliqəli nasazlıq aradan qaldırılması və daha sürətli inteqrasiya

Proqram səviyyəsində kapsullaşdırma proqramlararası təsadüfi qarşılıqlı təsirləri də azaldır. Lokal dəyişənlər əlaqəsiz rutinlərin iş vəziyyətlərini və ya taymerləri bilmədən dəyişdirməsinin qarşısını alır.

İstismara vermə qrupları üçün məntiqin bölmələrə ayrılması nasazlıqların aradan qaldırılması vaxtını qısaldır, çünki mühəndislər nəhəng qlobal teq verilənlər bazalarında axtarış aparmaq əvəzinə nasazlıqları ayrı-ayrı maşın modulları daxilində təcrid edə bilirlər.

Bu strategiya qablaşdırma sistemlərində, avtomobil yığma xətlərində və robotik idarəetmə avadanlıqlarında geniş yayılmış paylanmış maşın arxitekturalarına yaxşı uyğun gəlir.

Şəkil 4. Təkrarlanan avtomatlaşdırma hüceyrələri lokal proqram əhatə dairəsindən əhəmiyyətli dərəcədə faydalanır, çünki mühəndislər eyni idarəetmə strukturlarını bir neçə stansiyada təkrar istifadə edə bilirlər.

Qlobal teqlər nə vaxt zəruri olur

Hər dəyişən lokal əhatə dairəsinə aid deyil. Bəzi məlumatlar kontroller üzrə universal əlçatan olaraq qalmalıdır.

Fiziki I/O, Ethernet rabitə strukturları, HMI məlumat mübadiləsi, MES rabitə buferləri və istehsalın izlənməsi massivləri adətən kontroller səviyyəsində görünürlük tələb edir.

Məsələn, maşın miqyasında nasazlıqların idarə edilməsi çox vaxt qlobal əlçatan siqnal strukturlarından asılı olur. Eynilə, Siemens Distributed I/O sistemlərində paylanmış I/O arxitekturaları və ya EtherNet/IP cihaz xəritələri mərkəzləşdirilmiş teq girişini tələb edir.

Qlobal əhatə həmçinin PLC-lər, HMI-lər, tarixçə sistemləri və eyni proses məlumatlarına eyni vaxtda istinad etməli olan nəzarət sistemləri arasında inteqrasiyanı sadələşdirir.

Alias teqləri modulyar və qlobal məntiq arasında körpü yaradır

Alias teqləri lokal modulluqla qlobal əlçatanlıq arasında zərif kompromis yaradır. Mühəndislər məntiqi təkrarlamadan lokal proqram dəyişənlərini qlobal massivlərə qoşa bilərlər.

Rockwell Studio 5000-də alias strukturları çox vaxt mərkəzləşdirilmiş nasazlıq idarəetməsini dəstəkləyir. Lokal maşın stansiyası lokal siqnal bitini aktivləşdirə və eyni zamanda qlobal HMI nasazlıq massivini yeniləyə bilər.

Bu arxitektura operatorlar və texniki xidmət personalı üçün mərkəzləşdirilmiş görünürlüğü qoruyarkən modulyar proqramlaşdırmanı saxlayır.

Şəkil 5. Alias teqləri müasir PLC layihələrində lokallaşdırılmış maşın məntiqini mərkəzləşdirilmiş monitorinq və diaqnostika sistemləri ilə əlaqələndirməyə kömək edir.

Sənayenin modulyar proqram dizaynına keçidi

Daha geniş avtomatlaşdırma sənayesi təkrar istifadə edilə bilən proqram obyektlərinə, şablon əsaslı mühəndisliyə və modulyar kod kitabxanalarına doğru irəliləməyə davam edir. PLC proqramlaşdırması getdikcə əvvəllər yalnız korporativ İT işlənməsində istifadə olunan proqram mühəndisliyi təcrübələrinə bənzəyir.

Funksiya blokları, təkrar istifadə edilə bilən maşın obyektləri və parametrləşdirilmiş idarəetmə modulları hazırda Siemens, Beckhoff, Rockwell və Emerson-un qabaqcıl avtomatlaşdırma platformalarında üstünlük təşkil edir.

Kənar hesablama və IIoT inteqrasiyası genişləndikcə, miqyaslana bilən proqram strukturu aparat etibarlılığı qədər vacib olur. Zəif teq arxitekturası fiziki avadanlığın özündən daha uzun müddət davam edən texniki xidmət problemləri yarada bilər.

Mühəndis baxışı

Bir çox gənc mühəndis əvvəlcə demək olar ki, hər dəyişəni qlobal əhatəyə yerləşdirir, çünki bu, işlənmə zamanı daha asan görünür. Lakin bu strategiya çox vaxt istismara verildikdən sonra texniki xidməti çətinləşən həddindən artıq böyük layihələr yaradır.

Düzgün strukturlaşdırılmış lokal əhatəli proqramlaşdırma mühəndisləri modulyar düşünməyə vadar edir. Bu, miqyaslana bilməni yaxşılaşdırır, məntiqin bütövlüyünü qoruyur və gələcəkdə maşının genişləndirilməsini asanlaşdırır.

Qlobal əhatə zavod miqyasında koordinasiya və xarici kommunikasiyalar üçün vacib olaraq qalır, lakin lokal əhatədən intizamlı istifadə adətən daha səliqəli və peşəkar avtomatlaşdırma sistemləri yaradır.

Daniel Mercer — PLC arxitekturası, sənaye proqram təminatının inteqrasiyası və maşın idarəetmə sistemləri üzrə 14 illik təcrübəyə malik baş avtomatlaşdırma sistemləri müxbiri. O, istehsal və proses sənayelərində Rockwell Automation, Siemens, Emerson DeltaV, ABB 800xA və Beckhoff Automation platformalarını əhatə edən layihələri dəstəkləyib.