Жалпы және оқшауланған PLC енгізу/шығару модульдері: инженерлер жүйені жобалау кезінде нені ескермей қалады

Заманауи автоматтандыру жүйелерінде PLC сөрелері бір қарағанда көбіне біркелкі көрінеді. Алайда осы ұқсастықтың астарында жүйенің сенімділігіне, кедергілерге төзімділігіне және ақау кезіндегі әрекетіне тікелей әсер ететін маңызды архитектуралық таңдау жатыр.

Ортақ және жеке оқшауланған енгізу/шығару модульдерінің айырмашылығы инженерлердің басқару жүйелерін жобалау тәсілін әлі де қалыптастырып келеді, әсіресе кернеулері аралас және таратылған орталарда.

Енгізу/шығару архитектурасы жүйе тұрақтылығын неге әлі де айқындайды

Көптеген өнеркәсіптік қондырғыларда инженерлер орталық процессордың өнімділігіне немесе желі жылдамдығына көп көңіл бөледі. Алайда енгізу/шығару қабаты нақты әлемдегі сигналдар мен басқару логикасының арасындағы негізгі интерфейс болып қала береді.

Осы деңгейдегі шағын жобалық шешімдер жүйенің электрлік жүктеме жағдайында болжамды жұмыс істей ме, әлде диагностикасы қиын ара-тұра болатын ақаулар пайда бола ма — соны жиі анықтайды.

1-сурет. Енгізу/шығару арналарының тірек сызбасындағы құрылымдық айырмашылықтар жүйенің жерге тұйықталу сипаттамасы мен кедергілерге төзімділігіне әсер етеді.

Ортақ тірек пен электрлік тәуелсіздік

Ортақ енгізу/шығару модульдері бірнеше арнаны ортақ электрлік тірекке байланыстырады. Бұл сым жүргізуді жеңілдетіп, шығынды азайтады, әсіресе ықшам басқару шкафтары үшін.

Алайда мұндай ортақ құрылым ақаудың немесе кернеу ауытқуының бірнеше арнаға оңайырақ таралуын да білдіреді.

Жеке оқшауланған модульдер әр арна мен ішкі шина логикасының арасына тосқауыл қояды. Бұл ажырату электрлік өзара әсерді шектеп, күрделіліктің артуы есебінен ақауды оқшаулауды жақсартады.

Ортақ арналар тиімді жұмыс істейтін жағдайлар

Өрістік құрылғылар бірыңғай қорек көзімен және тұрақты жерге тұйықтау жағдайларында жұмыс істегенде, ортақ модульдер сенімді нәтиже береді. Мұндай ортаға ықшам машиналар мен кедергі деңгейі төмен басқару шкафтары жатады.

• Бірыңғай 24VDC тарату жүйелері
• Өрістік сымдардың қысқа қашықтығы
• Индуктивті жүктемесі төмен орталар
• Тұрақты жерге тұйықтау архитектурасы

Оқшаулау қажет болатын жағдайлар

Жүйелер бірнеше шкафты, аралас қуат домендерін немесе энергиясы жоғары электрлік орталарды қамтығанда, оқшаулау аса қажет болады.

Ол жоспарланбаған ток жолдарының пайда болуына жол бермей, басқару жүйесін жер потенциалдарының айырмашылығынан қорғайды.

2-сурет. Арналарды оқшаулау өрістік жақтағы электрлік тіректерді ажырату арқылы ақауды оқшаулауды жақсартады.

Нақты өнеркәсіптік жағдайлардағы сигнал сипаттамасы

Цифрлық сигналдар шағын кедергілерге төзімді, өйткені ауыстырып-қосу шектері болмашы ауытқуларды сүзгіден өткізеді. Аналогтық сигналдар басқаша әрекет етеді: тіпті милливольт деңгейіндегі ауытқулардың өзі технологиялық өлшемдерді бұрмалауы мүмкін.

Бұл 4–20 мА ілмектері мен терможұп қолданбаларында ерекше маңызды, өйткені сигнал тұтастығы электрлік тірек жағдайларының тұрақтылығына тікелей тәуелді.

4–20 мА ілмегінің сезімталдығы

Ұзақ қашықтықтағы аналогтық ілмектер қашықтағы түрлендіргіштерді орталықтандырылған PLC сөрелерімен жиі байланыстырады. Оқшаулау болмаса, жер потенциалдарының айырмашылығы қажетсіз ілмек токтарын тудыруы мүмкін.

3-сурет. Жер ілмегінің әсері ұзақ қашықтықтағы өлшеу жүйелеріндегі аналогтық сигнал дәлдігін бұрмалауы мүмкін.

Терможұп өлшемдерінің тұрақтылығы

Терможұптар кернеуі өте төмен сигналдар түзеді. Тіпті ең аз электрлік кедергінің өзі көрсеткіштерді өзгертуі мүмкін, сондықтан жоғары дәлдіктегі температураны бақылау жүйелерінде оқшаулау жобалаудың маңызды талабы болып саналады.

Заманауи басқару архитектураларында модульдерді таңдау

Инженерлер орталықтандырылған PLC сөрелерін таратылған енгізу/шығару архитектураларымен біріктіретін жүйелерді барған сайын жиі жобалауда. Бұл өзгеріс жобалаудың бастапқы кезеңінде дұрыс енгізу/шығару модулінің түрін таңдаудың маңызын арттырады.

Қазір PLC енгізу/шығару модульдері сияқты заманауи экожүйелер инженерлерге құнды, модуль тығыздығын және электрлік беріктікті тиімдірек теңестіруге мүмкіндік беретін икемді конфигурацияларды қолдайды.

Оқшаулауды әдепкі жаңарту ретінде қарастырмаған жөн. Ол жүйе архитектурасындағы өлшенетін электрлік тәуекелге берілетін жауап ретінде қарастырылуы керек.

Жобалық шешімдерге жүйелік көзқарас

Ортақ және оқшауланған модульдер арасындағы таңдау сирек жағдайда модульдің өзіне ғана қатысты болады. Бұл инженерлердің бүкіл нысан бойынша қуат таратуын, жерге тұйықтау стратегиясын және сигнал иерархиясын қалай анықтайтынын көрсетеді.

Автоматтандыру жүйелері барған сайын таратылған сипатқа ие болған сайын, машиналар арасындағы электрлік шекаралар болжамды бола бермейді. Бұл үрдіс оқшаулаудың жай функция емес, жобалық қорғау шарасы ретіндегі құндылығын арттырады.

Салалық көзқарас

Енгізу/шығаруға байланысты басқару жүйелеріндегі ақаулардың көпшілігі логикалық қателерден туындамайды. Олар жерге тұйықтаудағы сәйкессіздіктерден және ішкі жүйелер арасындағы басқарылмаған электрлік өзара әсерлерден пайда болады.

Енгізу/шығару жобасын компонент деңгейінде емес, жүйе деңгейінде бағалайтын инженерлер ұзақ мерзімді пайдалану кезінде үнемі жоғарырақ сенімділікке қол жеткізеді.

Қорытынды

Ортақ және оқшауланған енгізу/шығару модульдері жүйені жобалаудың екі түрлі философиясын білдіреді. Бірі тиімділік пен қарапайымдылықты алға қойса, екіншісі электрлік тәуелсіздік пен ақауды оқшаулауды басымдық етеді.

Ең тиімді жүйелер көбіне екеуін де қолданады, оларды сигнал түрі мен қоршаған орта жағдайларына қарай стратегиялық түрде таңдайды.

Автор: Daniel Mercer, өнеркәсіптік жүйелер тілшісі PLC, DCS және ABB, Siemens және Emerson интеграциялық жобалары аясындағы машиналарды бақылау жүйелерінде 15 жылдық тәжірибесі бар.