Автоматтандыруға арналған жаңадан бастаушылар нұсқаулығы: жүйеге басқару мүмкіндігін қосу

Тұжырымдамадан басқаруға дейін: автоматтандыру шынайы іске асатын кезең

Автоматтандыру жобалары жоспарлаудан іске асыруға көшу кезінде жиі тоқтап қалады. Бұл кезең жүйенің өнімділігі мен ұзақ мерзімді икемділігін айқындайды. Құрылғылар жобаға енгізілгеннен кейін басқару стратегиясы негізгі міндетке айналады.

Енді инженерлер датчиктерді, атқарушы механизмдерді және контроллерлерді біртұтас жүйеге біріктіруі керек. Бұл кезеңдегі қате шешімдер кейін қымбат қайта жобалауға әкеледі. Негізгі қағидаларды дұрыс сақтау тәуекелді азайтып, жүйенің кеңейтілу мүмкіндігін арттырады.

Жүйе архитектурасын талдау

Кірістер мен шығыстарды түсіну

Әрбір автоматтандыру жүйесі кірістер мен шығыстардан басталады. Бұл сигналдар машиналардың нақты әлеммен қалай әрекеттесетінін анықтайды. Цифрлық және аналогтық сигналдар әртүрлі өңдеу тәсілі мен жабдық таңдауды талап етеді.

Кәдімгі цифрлық сигналдарға 24V DC жүйелері жатады. Аналогтық сигналдарда көбіне 4–20 mA немесе 0–10V стандарттары қолданылады. Инженерлер сигнал түрін, жылдамдығын және электрлік конфигурациясын да тексеруі керек.

Дұрыс жоспарлау енгізу/шығару сыйымдылығын жеткіліксіз таңдаудың алдын алады. Іс жүзіндегі тиімді тәсілге резервтік сыйымдылық пен болашақта кеңейтуге арналған орын кіреді. Көптеген инженерлер енгізу/шығару нүктелерінің кемінде 20–30%-ын қосымша резервтеуді ұсынады.

1-сурет. Құрылымдалған блок-схема жобалаудың бастапқы кезеңінде барлық қажетті кірістер мен шығыстарды анықтауға көмектеседі.

Сигнал сипаттамалары және жабдықты сәйкестендіру

Сигнал түрі жабдық таңдауға тікелей әсер етеді. Ток сіңіретін және ток беретін конфигурациялар далалық құрылғыларға сәйкес болуы керек. Жоғары жылдамдықты сигналдар арнайы модульдерді қажет етеді.

Қате болжамдар жабдықты зақымдауы немесе жүйенің тұрақсыз жұмысына себеп болуы мүмкін. Мұқият құжаттама бүкіл жүйе бойынша үйлесімділікті қамтамасыз етеді.

Сымдарды қайта қарау: өнеркәсіптік желілердің рөлі

Заманауи автоматтандыру жүйелері далалық шина байланысына едәуір сүйенеді. Желілер сымдар құрылымының күрделілігін азайтып, диагностика мүмкіндіктерін жақсартады. Сонымен қатар олар үлестірілген архитектураларды іске асыруға мүмкіндік береді.

Дұрыс хаттаманы таңдау құрылғылардың үйлесімділігіне байланысты. Ethernet/IP, PROFINET және Modbus әлі де кең қолданылатын нұсқалар болып саналады. Соңғы таңдауды көбіне өндірушінің экожүйесі айқындайды.

Мысалы, Rockwell негізіндегі жүйелерде әдетте Ethernet/IP қолданылады. Siemens жүйелері көбіне PROFINET немесе PROFIBUS хаттамаларына сүйенеді. Аралас орталар интеграцияны мұқият жоспарлауды талап етеді.

2-сурет. Өнеркәсіптік желілер сымдарды азайтып, жүйені масштабтап жобалауға мүмкіндік береді.

Байланыс қабатын жобалайтын инженерлер көп құрылғыны біріктіруді қолдау үшін өнеркәсіптік байланыс және желілік модульдер сияқты нұсқаларды қарастыра алады.

PLC архитектурасын дұрыс таңдау

Бекітілген және модульдік контроллерлер

Контроллерді таңдау жүйенің икемділігін айқындайды. Бекітілген PLC шағын жүйелерге арналған ықшам шешімдерді ұсынады. Модульдік PLC кеңейтуге және күрделі архитектураларға қолдау көрсетеді.

Бекітілген PLC құрылғыларында кіріктірілген енгізу/шығару порттары болады және кеңейту мүмкіндігі шектеулі. Олар дербес машиналар үшін тиімді. Алайда кеңейту нұсқалары шектеулі болып қалады.

3-сурет. Ықшам PLC қарапайым автоматтандыру міндеттеріне үнемді шешімдер ұсынады.

Модульдік PLC жүйені икемді түрде кеңейтуге мүмкіндік береді. Инженерлер қажетіне қарай енгізу/шығару, байланыс немесе қозғалыс модульдерін қоса алады. Бұл тәсіл ауқымды әрі дамып отыратын жүйелерге сай келеді.

4-сурет. Модульдік PLC жүйелері ауыстырмалы модульдер арқылы масштабтап кеңейтуге мүмкіндік береді.

Масштабталатын енгізулер үшін инженерлер өңдеу қуаты мен кеңейту қажеттіліктеріне сәйкес келетін PLC және PAC жүйелерінің нұсқаларын жиі қарастырады.

Қолдану шындығы: өзгерістерге бейімдеп жобалау

Нақты әлемдегі жүйелер сирек жағдайда өзгеріссіз қалады. Өндірістік талаптар өзгереді. Жабдықты жаңарту қажет болады. Қатаң құрылым тез арада мәселеге айналады.

Икемді енгізу/шығару үлестіруі, модульдік жабдық және желіге негізделген байланыс ұзақ мерзімді артықшылықтар береді. Бұл элементтер жүйені жаңарту кезінде тоқтап қалу уақытын азайтады.

Салалық шолу: стандарттау мен бытыраңқылық

Автоматтандыру саласы стандарттау мен өндірушіге тән экожүйелер арасындағы тепе-теңдікті сақтауды жалғастыруда. Ашық хаттамалар кеңейіп келе жатқанымен, өндірушіге тәуелділік әлі де көптеген жобаларға әсер етеді.

Инженерлер жобалауды өзара үйлесімділікті ескере отырып жүргізуі керек. Бірнеше хаттаманы қолдайтын жүйелер ұзақ мерзімді перспективада көбірек құндылық ұсынады.

Автордың пікірі

Басқару жүйелерін жобалау болашақ қажеттіліктерді жете бағаламаудан жиі сәтсіздікке ұшырайды. Инженерлер жүйенің бүкіл қызмет ету кезеңіндегі тиімділігіне емес, көбіне құнына оңтайландыруға бейім.

Жақсы жобаланған жүйе тек функционалдылықты емес, икемділікті де бірінші орынға қояды. Масштабталатын архитектураға бастапқы кезеңде инвестиция салу ұзақ мерзімді пайдалану тәуекелін азайтады.

Менің тәжірибемде ең сәтті жобалар басқару жүйесін жобалауды жай ғана техникалық міндет емес, стратегиялық шешім ретінде қарастырады.

Дэниел Уитакер, жүйелер жөніндегі аға тілші. Өнеркәсіптік автоматтандыру саласында 14 жылдық тәжірибесі бар ол өндіріс пен энергетика салаларында Siemens, Rockwell Automation және Emerson жүйелерін қамтитын PLC және DCS интеграциясы жобаларында жұмыс істеген.