Umumiy va izolyatsiyalangan PLC kiritish-chiqarish modullari: muhandislar tizim loyihalashda nimalarni e’tibordan chetda qoldiradi

Zamonaviy avtomatlashtirish tizimlarida PLC stendlari bir qarashda ko‘pincha bir xil ko‘rinadi. Biroq bu o‘xshashlik ortida tizim ishonchliligi, shovqinga chidamliligi va nosozliklar paytidagi xatti-harakatga bevosita ta’sir qiluvchi muhim arxitektura tanlovi yotadi.

Umumiy va individual izolyatsiyalangan I/O modullari o‘rtasidagi farq muhandislarning boshqaruv tizimlarini loyihalash uslubini, ayniqsa aralash kuchlanishli va taqsimlangan muhitlarda, hanuz belgilab bermoqda.

Nima uchun I/O arxitekturasi hanuz tizim barqarorligini belgilaydi

Ko‘plab sanoat qurilmalarida muhandislar CPU unumdorligi yoki tarmoq tezligiga katta e’tibor qaratadilar. Biroq I/O qatlami real dunyo signallari va boshqaruv mantiqi o‘rtasidagi haqiqiy interfeys bo‘lib qoladi.

Bu darajadagi kichik loyihaviy qarorlar tizim elektr zo‘riqishi ostida oldindan aytib bo‘ladigan tarzda ishlashini yoki tashxislash qiyin bo‘lgan uzlukli nosozliklar paydo bo‘lishini ko‘pincha belgilab beradi.

1-rasm. I/O kanallarining tayanch sxemasidagi tarkibiy farqlar tizimning yerga ulanish xatti-harakati va shovqinga chidamliligiga ta’sir qiladi.

Umumiy tayanch va elektr mustaqilligi

Umumiy I/O modullari bir nechta kanalni umumiy elektr tayanchiga ulaydi. Bu ulashni soddalashtiradi va xarajatni kamaytiradi, ayniqsa ixcham boshqaruv panellarida.

Biroq bu umumiy tuzilma nosozlik yoki kuchlanishdagi o‘zgarishning bir nechta kanal bo‘ylab osonroq tarqalishiga ham olib keladi.

Individual izolyatsiyalangan modullar har bir kanal bilan backplane mantiqi o‘rtasida to‘siq hosil qiladi. Bu ajratish elektr o‘zaro ta’sirini cheklaydi va yuqoriroq murakkablik evaziga nosozlikni chegaralashni yaxshilaydi.

Umumiy kanallar qachon samarali ishlaydi

Umumiy modullar dala qurilmalari yagona quvvat manbai va barqaror yerga ulash sharoitlarida ishlaganda ishonchli ishlaydi. Odatdagi muhitlarga ixcham mashinalar va shovqini past panellar kiradi.

• Yagona 24VDC taqsimot tizimlari
• Dala simlarining qisqa masofalari
• Induktiv yuklamasi past muhitlar
• Barqaror yerga ulash arxitekturasi

Izolyatsiya qachon zarur bo‘ladi

Tizimlar bir nechta panelni, aralash quvvat domenlarini yoki yuqori energiyali elektr muhitlarini qamrab olganda izolyatsiya muhim bo‘ladi.

U mo‘ljallanmagan tok yo‘llarining hosil bo‘lishiga to‘sqinlik qiladi va boshqaruv tizimini yer potensiallari o‘rtasidagi farqlardan himoya qiladi.

2-rasm. Kanallarni izolyatsiyalash dala tomonidagi elektr tayanchlarini ajratish orqali nosozlikni chegaralashni yaxshilaydi.

Haqiqiy sanoat sharoitlarida signal xatti-harakati

Raqamli signallar kichik buzilishlarga chidamli, chunki kommutatsiya chegaralari mayda o‘zgarishlarni filtrlab tashlaydi. Analog signallar esa boshqacha ishlaydi: hatto millivolt darajasidagi og‘ishlar ham texnologik jarayon ko‘rsatkichlarini buzishi mumkin.

Bu, ayniqsa, 4–20 mA konturlari va termopara qo‘llanmalarida muhimdir, chunki signal yaxlitligi ko‘p jihatdan barqaror elektr tayanch sharoitlariga bog‘liq.

4–20 mA konturining sezgirligi

Uzoq masofali analog konturlar ko‘pincha masofadagi transmitterlarni markazlashtirilgan PLC stendlariga ulaydi. Izolyatsiya bo‘lmasa, yer potensiallari o‘rtasidagi farqlar istalmagan kontur toklarini yuzaga keltirishi mumkin.

3-rasm. Yer konturining ta’siri uzoq masofali o‘lchash tizimlarida analog signal aniqligini buzishi mumkin.

Termopara o‘lchovining barqarorligi

Termoparalar nihoyatda past kuchlanishli signallar hosil qiladi. Hatto minimal elektr xalaqiti ham ko‘rsatkichlarni o‘zgartirishi mumkin, shu sababli yuqori aniqlikdagi harorat monitoringi tizimlarida izolyatsiya muhim loyihaviy talab hisoblanadi.

Zamonaviy boshqaruv arxitekturalarida modullarni tanlash

Muhandislar markazlashtirilgan PLC stendlarini taqsimlangan I/O arxitekturalari bilan birlashtiruvchi tizimlarni tobora ko‘proq loyihalamoqda. Bu o‘zgarish loyihalash bosqichining boshidayoq to‘g‘ri I/O moduli turini tanlash muhimligini oshiradi.

PLC I/O modullari kabi zamonaviy ekotizimlar endi muhandislarga xarajat, zichlik va elektr barqarorligini samaraliroq muvozanatlash imkonini beruvchi moslashuvchan konfiguratsiyalarni qo‘llab-quvvatlaydi.

Izolyatsiyani sukut bo‘yicha amalga oshiriladigan yangilanish sifatida ko‘rmaslik kerak. U tizim arxitekturasidagi o‘lchab bo‘ladigan elektr xavfiga javob sifatida qaralishi lozim.

Loyihaviy qarorlarga tizim darajasidagi nuqtayi nazar

Umumiy va izolyatsiyalangan modullar o‘rtasidagi tanlov kamdan-kam hollarda modulning o‘zi bilan bog‘liq bo‘ladi. U muhandislarning butun zavod bo‘ylab quvvat taqsimoti, yerga ulash strategiyasi va signal iyerarxiyasini qanday belgilashini aks ettiradi.

Avtomatlashtirish tizimlari tobora ko‘proq taqsimlangan sari, mashinalar o‘rtasidagi elektr chegaralarini oldindan aniqlash qiyinlashadi. Bu tendensiya izolyatsiyaning oddiy funksiya sifatidagi emas, balki loyihaviy himoya chorasi sifatidagi qiymatini oshiradi.

Sanoat nuqtayi nazari

I/O bilan bog‘liq boshqaruv tizimi nosozliklarining aksariyati mantiqiy xatolardan kelib chiqmaydi. Ular yerga ulashdagi nomuvofiqliklar va quyi tizimlar o‘rtasidagi boshqarilmagan elektr o‘zaro ta’sirlardan yuzaga keladi.

I/O loyihasini komponent darajasida emas, tizim darajasida baholaydigan muhandislar uzoq muddatli foydalanishda doimiy ravishda yuqoriroq ishonchlilikka erishadilar.

Yakuniy xulosa

Umumiy va izolyatsiyalangan I/O modullari tizim loyihalashning ikki xil falsafasini ifodalaydi. Birinchisi samaradorlik va soddalikni, ikkinchisi esa elektr mustaqilligi va nosozlikni chegaralashni ustuvor qo‘yadi.

Eng samarali tizimlar ko‘pincha ikkalasidan ham foydalanadi, bunda tanlov signal turi va muhit sharoitlariga qarab strategik tarzda amalga oshiriladi.

Muallif: Daniel Mercer, sanoat tizimlari muxbiri PLC, DCS va ABB, Siemens hamda Emerson integratsiya loyihalarida mashinalarni monitoring qilish tizimlari bo‘yicha 15 yillik tajriba.