PLC тегтерін түсіну: заманауи автоматтандырудағы контроллер ауқымы мен бағдарлама ауқымы

PLC тегтерінің құрылымы неліктен бұрынғыдан да маңызды

Өнеркәсіптік автоматтандыру жобалары іріленіп, өзара байланысы артқан сайын PLC бағдарламалау стратегиялары қарапайым ladder logic процедураларынан тыс дамып келеді. Заманауи контроллерлер енді машиналарды үйлестіруді, шеткі құрылғылармен байланысты, диагностиканы, қауіпсіздік жүйелерімен интеграцияны және бүкіл зауыт бойынша деректер алмасуын бір уақытта басқарады.

Барған сайын күрделене түскен осы ортада тегтерді ұйымдастыру маңызды инженерлік шешімге айналды. Контроллер ауқымындағы және бағдарлама ауқымындағы тегтердің бірін таңдау жад тиімділігіне, ақауларды жою жылдамдығына, кодтың тасымалдануына және ұзақ мерзімді сүйемелденуіне тікелей әсер етеді.

Ескі PLC буындары бекітілген жад мекенжайларына едәуір тәуелді болса, Rockwell Studio 5000 және Siemens TIA Portal сияқты заманауи платформалар модульдік бағдарламалауды және масштабталатын машина жобалауын қолдайтын икемді тегтерге негізделген архитектураларды енгізді.

1-сурет. Заманауи PLC платформалары бағдарламалар мен сыртқы құрылғылар арасындағы байланысты жеңілдету үшін физикалық кіріс/шығыстарды жаһандық қолжетімді контроллер жадындағы құрылымдарға ұйымдастырады.

Бекітілген мекенжайлардан икемді тег архитектураларына дейін

PLC айнымалыларының уақыт өте өзгеруі

Алғашқы PLC жүйелері қатаң жад карталарына тәуелді болды. Инженерлер айнымалыларға N7:0 немесе B3:1/0 сияқты бекітілген мекенжайлар арқылы сілтеме жасады. Кіші жүйелер үшін тиімді болғанымен, мұндай құрылымдарды ірі автоматтандырылған нысандарда масштабтау қиынға соқты.

Заманауи тегтерге негізделген жүйелер бекітілген жад сілтемелерін сипаттамалы айнымалы атауларымен және икемді деректер құрылымдарымен алмастырды. Енді инженерлер бүтін сандарды, жылжымалы үтірлі мәндерді, жолдарды, массивтерді және пайдаланушы анықтайтын деректер түрлерін әлдеқайда түсінікті түрде анықтай алады.

Бұл эволюция PLC, HMI, тарихи деректер жүйелері және SCADA платформалары арасындағы өзара үйлесімділікті де жақсартты. Allen-Bradley ControlLogix экожүйесіндегі платформалар мен Siemens SIMATIC контроллерлері күрделі автоматтандыру архитектураларын қолдау үшін құрылымдалған тегтерді басқаруға едәуір сүйенеді.

Контроллер ауқымы мен бағдарлама ауқымын салыстыру

Контроллер ауқымындағы тегтер жаһандық айнымалылар ретінде жұмыс істейді. PLC ішіндегі кез келген бағдарлама, процедура немесе тапсырма оларға қол жеткізе алады. Бұл тегтер әдетте бүкіл машинаға ортақ күйлерді, физикалық кіріс/шығыстарды, дабылдарды, байланыстарды және өндірістік деректерді білдіреді.

Бағдарлама ауқымындағы тегтер белгілі бір процедураға немесе бағдарламаға ғана тиесілі болып қалады. Олар ішкі логиканы оқшаулайды, машинаның қайталанатын бөлімдерін жеңілдетеді және қажетсіз жаһандық жад бөлінуін азайтады.

Айырмашылық қарапайым көрінгенімен, жобалар бір ғана машинадан көп желілі өндіріс жүйелеріне дейін кеңейген сайын оның инженерлік салдары елеулі болады.

2-сурет. Siemens TIA Portal модульдік код құрылымын жақсарту үшін контроллерге ортақ жаһандық деректерді жергілікті функция деңгейіндегі айнымалылардан бөледі.

Жад тиімділігі әлі де инженерияның маңызды басымдығы

Контроллер жабдығы үздіксіз жетіліп келе жатқанымен, PLC жады әлі де құнды ресурс болып қалуда. Ірі нысандарда технологиялық мәндерді, қозғалыс күйлерін, диагностика деректерін және байланыс буферлерін бір уақытта өңдейтін мыңдаған тег болуы мүмкін.

Контроллер ауқымындағы тегтер бүкіл жұмыс ортасында жад кеңістігін тұрақты түрде резервтейді. Ғаламдық айнымалылардың шамадан тыс көп болуы жад тұтынуын арттырып, ақауларды жоюды қиындатуы мүмкін.

Бағдарлама ауқымындағы тегтер қайта пайдалануға болатын логика бөлімдері үшін тиімдірек балама ұсынады. Инженерлер әрбір машина станциясы үшін мүлде жаңа ғаламдық тег құрылымдарын жасамай-ақ, процедураларды қайталай алады.

Бұл тәсіл паллеттеу жүйелері, роботтандырылған құрастыру станциялары және конвейерлік өндіріс желілері сияқты қайталанатын өндірістік ұяшықтарда аса маңызды болады.

3-сурет. Контроллер деңгейіндегі тегтерді жергілікті бағдарлама айнымалыларынан бөлу инженерлерге анағұрлым таза әрі масштабталатын автоматтандыру жобаларын құруға көмектеседі.

Жергілікті ауқым ең үлкен артықшылық беретін жағдайлар

Қайта пайдалануға болатын машина модульдері

Заманауи автоматтандыру модульдік машина дизайнына барған сайын көбірек сүйенеді. Интеграторлар логиканы басынан бастап қайта жобаламай-ақ өнімділікті арттыру үшін бірнеше өндірістік ұяшықта бірдей станцияларды жиі қайталайды.

Жергілікті тегтерді пайдалану бағдарламашыларға ішкі айнымалы атауларын бірдей сақтай отырып, машинаның тұтас бөлімдерін қайталауға мүмкіндік береді. Бұл жөндеуді, іске қосуды және болашақтағы өзгертулерді едәуір жеңілдетеді.

Әрбір қайталанған станция үшін жүздеген айнымалының атауын өзгертудің орнына, инженерлер ішкі логиканы өзгертпей, тек сыртқы енгізу/шығару сілтемелерін қайта тағайындайды.

Ақауларды жоюды жеңілдету және интеграцияны жеделдету

Бағдарлама деңгейіндегі инкапсуляция бағдарламалар арасындағы кездейсоқ өзара әрекеттесулерді де азайтады. Жергілікті айнымалылар байланысы жоқ процедуралардың жұмыс күйлерін немесе таймерлерді байқаусызда өзгертуіне жол бермейді.

Іске қосу топтары үшін оқшауланған логика ақауларды жою уақытын қысқартады, өйткені инженерлер ауқымды ғаламдық тегтер дерекқорын шарламай, ақауларды жеке машина модульдерінің ішінен оқшаулай алады.

Бұл тәсіл қаптама жүйелерінде, автомобиль құрастыру желілерінде және роботтандырылған өңдеу жабдықтарында жиі кездесетін бөлінген машина архитектураларына жақсы сәйкес келеді.

4-сурет. Қайталанатын автоматтандыру ұяшықтары жергілікті бағдарлама ауқымынан едәуір пайда көреді, өйткені инженерлер бірнеше станцияда бірдей басқару құрылымдарын қайта пайдалана алады.

Ғаламдық тегтер қашан қажет болады

Әрбір айнымалы жергілікті ауқымға жатпайды. Кейбір ақпарат контроллер бойынша жалпыға қолжетімді болып қалуы керек.

Физикалық енгізу/шығару, Ethernet байланыс құрылымдары, HMI деректер алмасуы, MES байланыс буферлері және өндірісті бақылау массивтері әдетте контроллер деңгейінде көріну мүмкіндігін талап етеді.

Мысалы, машина ауқымындағы ақауларды басқару көбіне жаһандық қолжетімді дабыл құрылымдарына тәуелді болады. Сол сияқты Siemens Distributed I/O жүйелеріндегі үлестірілген енгізу/шығару архитектуралары немесе EtherNet/IP құрылғы сәйкестендірулері тегтерге орталықтандырылған қолжетімділікті қажет етеді.

Жаһандық ауқым бірнеше қолданба бірдей үдеріс деректеріне бір уақытта сілтеме жасауы қажет болатын PLC, HMI, деректер мұрағаты және супервизорлық жүйелер арасындағы интеграцияны да жеңілдетеді.

Псевдоним тегтер модульдік және жаһандық логиканы байланыстырады

Псевдоним тегтер жергілікті модульдік пен жаһандық қолжетімділік арасындағы тиімді ымыраны қамтамасыз етеді. Инженерлер логиканы қайталамай-ақ, жергілікті бағдарлама айнымалыларын жаһандық массивтерге байланыстыра алады.

Rockwell Studio 5000 жүйесінде псевдоним құрылымдары көбіне ақауларды орталықтандырылған өңдеуді қолдайды. Жергілікті машина станциясы жергілікті дабыл битін іске қосып, сонымен қатар жаһандық HMI ақаулары массивін жаңарта алады.

Бұл архитектура операторлар мен техникалық қызмет көрсету қызметкерлері үшін орталықтандырылған көрінуді сақтай отырып, модульдік бағдарламалауды қамтамасыз етеді.

5-сурет. Псевдоним тегтер заманауи PLC жобаларындағы жергіліктендірілген машина логикасын орталықтандырылған мониторинг және диагностика жүйелерімен байланыстыруға көмектеседі.

Индустрияның модульдік бағдарламалық жасақтама дизайнына бет бұруы

Автоматтандырудың кең ауқымды индустриясы қайта пайдаланылатын бағдарламалық нысандарға, үлгіге негізделген инженерияға және модульдік код кітапханаларына қарай дамуын жалғастыруда. PLC бағдарламалауы бір кездері тек корпоративтік IT әзірлеуінде қолданылған бағдарламалық жасақтама инженериясы тәжірибелеріне барған сайын ұқсап келеді.

Функциялық блоктар, қайта пайдаланылатын машина нысандары және параметрленген басқару модульдері бүгінде Siemens, Beckhoff, Rockwell және Emerson компанияларының озық автоматтандыру платформаларында басым қолданылады.

Шеткі есептеу мен IIoT интеграциясы кеңейген сайын, бағдарламалық жасақтама құрылымының масштабталуы аппараттық құрал сенімділігі сияқты маңызды бола түсуде. Тегтердің нашар архитектурасы физикалық жабдықтың өзінен де ұзақ сақталатын техникалық қызмет көрсету мәселелерін тудыруы мүмкін.

Инженерлік көзқарас

Көптеген жас инженерлер әзірлеу кезінде бастапқыда барлық дерлік айнымалыны жаһандық ауқымға орналастырады, өйткені бұл оңайырақ көрінеді. Алайда мұндай тәсіл іске қосу жұмыстарынан кейін қызмет көрсетуі қиын, көлемі шамадан тыс жобалардың пайда болуына жиі әкеледі.

Жақсы құрылымдалған жергілікті ауқымдағы бағдарламалау инженерлерді модульдік тәсілмен ойлауға мәжбүрлейді. Ол масштабталуды жақсартады, логика тұтастығын қорғайды және болашақта машинаны кеңейтуді жеңілдетеді.

Зауыт ауқымындағы үйлестіру мен сыртқы коммуникациялар үшін жаһандық ауқым әлі де маңызды, алайда жергілікті ауқымды тәртіппен пайдалану әдетте анағұрлым жинақы әрі кәсіби автоматтандыру жүйелерін қалыптастырады.

14 жылдық тәжірибесі бар аға автоматтандыру жүйелері тілшісі Дэниел Мерсер PLC архитектурасы, өнеркәсіптік бағдарламалық жасақтаманы біріктіру және машиналарды басқару жүйелері туралы жазады. Ол өндіріс және технологиялық үдерістер салаларындағы Rockwell Automation, Siemens, Emerson DeltaV, ABB 800xA және Beckhoff Automation платформалары қолданылған жобаларға қолдау көрсетті.