Sanoat avtomatlashtirish dasturlarida OpenPLC yordamida matematik amallar

Dasturlashtiriladigan mantiqiy kontrollerlar oddiy yoqish/o‘chirish qarorlarini bajarishdan ancha ko‘proq ishni amalga oshiradi. Zamonaviy avtomatlashtirish tizimlari xom sensor signallarini muhandislik birliklariga aylantirish, jarayon o‘zgaruvchilarini tartibga solish, ishlab chiqarish ma’lumotlarini kuzatish, samaradorlik ko‘rsatkichlarini hisoblash va real vaqt rejimidagi boshqaruv qarorlarini qo‘llab-quvvatlash uchun matematik hisob-kitoblarni uzluksiz bajaradi.

Qadoqlash mashinasini boshqarish, suvni tozalash inshootini monitoring qilish, ishlab chiqarish liniyasini ishlatish yoki taqsimlangan jarayon tizimini boshqarishdan qat’i nazar, matematik funksiyalar sanoat avtomatlashtirishining fundamental tarkibiy qismi bo‘lib qoladi.

OpenPLC muhandislarga bu hisob-kitoblarni bevosita boshqaruv dasturi ichida bajarish imkonini beradigan arifmetik funksional bloklarning keng to‘plamini taqdim etadi. Alohida ko‘rsatmalar oddiy ko‘rinsa-da, ularning amaliy qo‘llanilishi deyarli barcha sanoat sohalarini qamrab oladi.

Analog uzatkichlar shkalasini moslashtirishdan tortib ishlab chiqarish o‘tkazuvchanligini hisoblashgacha bo‘lgan matematik amallar xom ma’lumotlarni operatorlar va boshqaruv tizimlari foydalana oladigan mazmunli axborotga aylantirishga yordam beradi.

OpenPLC ochiq kodli platforma bo‘lsa-da, xuddi shu matematik tushunchalar tijoriy avtomatlashtirish tizimlariga, jumladan Allen-Bradley ControlLogix, Siemens SIMATIC S7, ABB PLC tizimlari va zamonaviy ishlab chiqarish korxonalarida qo‘llaniladigan boshqa ko‘plab sanoat kontrollerlariga ham taalluqlidir.

Shu sababli, foydalanilayotgan PLC platformasidan qat’i nazar, ushbu ko‘rsatmalar qanday ishlashini tushunish foydalidir.

Sanoat avtomatlashtirishida matematik funksiyalar nima uchun muhim?

Ko‘plab yangi PLC dasturchilari dastlab kontrollerlarni dvigatellarni ishga tushirish, klapanlarni faollashtirish yoki tugmachalarga javob berish kabi diskret mantiqiy amallar bilan bog‘laydi. Bu funksiyalar muhim bo‘lsa-da, sanoat avtomatlashtirishining katta qismi sonli hisob-kitoblarga tayanadi.

Har kuni PLC’lar quyidagilar bilan bog‘liq minglab matematik amallarni bajaradi:

• Haroratni o‘zgartirish
• Bosimni hisoblash
• Oqim o‘lchovlari
• Rezervuar sathini monitoring qilish
• Dvigatel tezligini hisoblash
• Ishlab chiqarish miqdorini hisoblash
• Energiya sarfini kuzatish
• Sifat nazorati o‘lchovlari
• Jarayonni optimallashtirish rutinlari
• Uskunalar unumdorligini monitoring qilish

Matematik ko‘rsatmalarsiz sanoat kontrollerlari faqat oddiy rele o‘rnini bosish funksiyasi bilan cheklanib qolgan bo‘lardi.

Zamonaviy avtomatlashtirish tizimlari esa jarayon sharoitlarini uzluksiz baholash va oqilona operatsion qarorlar qabul qilishga qodir kuchli real vaqt rejimidagi hisoblash platformalari sifatida ishlaydi.

Bu imkoniyat PLC tizimlarini sanoat HMI platformalari, SCADA dasturiy ta’minoti, ma’lumotlar arxivlari va korporativ hisobot tizimlari bilan integratsiya qilishda ayniqsa muhim ahamiyat kasb etadi.

Aniq matematik hisob-kitoblar operatorlarga ishonchli ma’lumotlar yetib borishini va boshqaruv qarorlari mazmunli muhandislik ma’lumotlariga asoslanishini ta’minlaydi.

PLC hisob-kitoblarini bajarishdan oldin ma’lumot turlarini tushunish

Alohida matematik funksiyalarni ko‘rib chiqishdan oldin PLC dasturlashida ma’lumot turlarining rolini tushunish muhim.

Har bir matematik amal kontroller foydalanadigan ma’lumotlar formatiga bog‘liq.

OpenPLC bir nechta keng tarqalgan raqamli ma’lumot turlarini, jumladan butun sonlar va suzuvchi nuqtali sonlarni qo‘llab-quvvatlaydi.

Eng ko‘p ishlatiladigan turlar quyidagilar:

• INT (16-bitli butun son)
• DINT (32-bitli butun son)
• REAL (suzuvchi nuqtali qiymat)

Har bir ma’lumot turi turli maqsadga xizmat qiladi.

Butun sonli qiymatlar samarali bo‘lib, kamroq xotira talab qiladi; shu sababli ular ishlab chiqarish hisoblagichlari, mashina holatlari va butun sonli hisob-kitoblar uchun mos keladi.

REAL qiymatlar o‘nli kasr aniqligini ta’minlaydi va odatda harorat, bosim, sarf tezligi hamda tezlik kabi jarayon o‘zgaruvchilari uchun ishlatiladi.

OpenPLC’ning afzalliklaridan biri — ma’lumot turlarini qat’iy boshqarishidir.

Bajarilish vaqtida qiymatlarni avtomatik ravishda o‘zgartiradigan ayrim PLC platformalaridan farqli o‘laroq, OpenPLC matematik amallar davomida ma’lumotlardan izchil foydalanishni rag‘batlantiradi.

Bu yondashuv kutilmagan natijalarni kamaytirishga va dastur ishonchliligini oshirishga yordam beradi.

Masalan, butun sonli va suzuvchi nuqtali hisob-kitoblarni aralashtirish nosozliklarni bartaraf etish vaqtida tashxislash qiyin bo‘ladigan yaxlitlash xatolariga olib kelishi mumkin.

Ma’lumot turlarining izchil qo‘llanilishi avtomatlashtirish tizimi bo‘ylab hisoblash natijalarining bashorat qilinadigan bo‘lishini ta’minlashga yordam beradi.

1-rasm. OpenPLC sanoat avtomatlashtirish hisob-kitoblarida ishlatiladigan arifmetik funksional bloklar kutubxonasini o‘z ichiga oladi.

Matematik amallar real sanoat jarayonlarini qanday qo‘llab-quvvatlaydi

Sanoat korxonalari xom datchik qiymatlaridan kamdan-kam hollarda bevosita foydalanadi.

Aksariyat dala qurilmalari foydali jarayon ma’lumotiga aylantirilishidan oldin o‘zgartirilishi kerak bo‘lgan elektr signallarini hosil qiladi.

Bosim uzatgichi 0 dan 100 psi gacha bo‘lgan diapazonni ifodalovchi 4-20 mA signal chiqarishi mumkin. Harorat uzatgichi 0°C dan 400°C gacha bo‘lgan haroratlarni ifodalashi mumkin. Sarf o‘lchagich operatorlar ularni to‘g‘ri talqin qilishidan oldin masshtablashni talab qiladigan qiymatlarni taqdim etishi mumkin.

Matematik ko‘rsatmalar bu o‘zgartirishlarni avtomatik ravishda bajaradi.

PLC dastlabki ma’lumotlarni qabul qiladi, arifmetik amallarni qo‘llaydi va displeyda ko‘rsatish, boshqarish, signalizatsiya hamda hisobotlar uchun mazmunli muhandislik qiymatlarini hosil qiladi.

Bu jarayon uzluksiz, ko‘pincha soniyasiga minglab marta sodir bo‘ladi.

Sanoat operatsiyalari tobora ko‘proq ma’lumotlarga asoslangan sari, matematik qayta ishlash zamonaviy PLC platformalari bajaradigan eng muhim funksiyalardan biriga aylandi.

Qo‘shish (ADD) funksional bloki

Qo‘shish OpenPLC tizimida mavjud bo‘lgan eng asosiy matematik amaldir. Tushuncha jihatidan sodda bo‘lsa-da, qo‘shish sanoat avtomatlashtirish tizimlarida muhim rol o‘ynaydi.

ADD funksional bloki ikki yoki undan ortiq sonli qiymatlarni birlashtiradi va yagona chiqish natijasini hosil qiladi.

Muhandislar qo‘shish amalidan quyidagi maqsadlarda tez-tez foydalanadilar:

• Ishlab chiqarish sonini jamlash
• Yig‘ma oqimni hisoblash
• Sensor o‘lchovlarini birlashtirish
• Ishlash vaqti qiymatlarini jamlash
• Energiya sarfini kuzatish
• Partiyali ishlab chiqarish ma’lumotlarini boshqarish

2-rasm. ADD funksional bloki bir nechta sonli qiymatlarni yagona hisoblangan natijaga birlashtiradi.

Sanoatdagi keng tarqalgan qo‘llanilishlardan biri ishlab chiqarishni hisoblashdir.

Bir nechta postdan iborat qadoqlash liniyasini tasavvur qiling. Har bir post smena davomida qayta ishlangan mahsulotlar sonini qayd etadi. ADD ko‘rsatmasi bu qiymatlarni birlashtirib, operator interfeysida ko‘rinadigan jami ishlab chiqarish sonini hosil qilishi mumkin.

Energiya monitoringi tizimlari bir nechta mashina yoki ishlab chiqarish hududlari bo‘yicha jami elektr energiyasi sarfini hisoblash uchun shunga o‘xshash usullardan foydalanadi.

Jarayon sanoati sohalarida qo‘shish funksiyalari ko‘pincha bir nechta oqim umumiy texnologik qurilmaga qo‘shiladigan oqimlarni jamlash ilovalarini qo‘llab-quvvatlaydi.

Ayirish (SUB) funksional bloki

Qo‘shish qiymatlarni birlashtirsa, ayirish ikki sonli miqdor o‘rtasidagi farqni aniqlaydi. SUB funksional bloki sanoat avtomatlashtirishida eng ko‘p ishlatiladigan arifmetik ko‘rsatmalardan biridir, chunki ko‘plab boshqaruv qarorlari chetlanishlar, siljishlar va xatoliklarni hisoblashga bog‘liq.

Jarayonni boshqarish muhitlarida muhandislar ko‘pincha jarayonning haqiqiy qiymatini kerakli o‘rnatilgan qiymat bilan taqqoslaydilar. Ushbu ikki qiymat o‘rtasidagi farq jarayon xatoligini ifodalaydi.

Bu xatolikni hisoblash ko‘plab avtomatik boshqaruv strategiyalarining asosini tashkil etadi.

Ayirishning sanoatdagi keng tarqalgan qo‘llanilish sohalari:

• O‘rnatilgan qiymat va jarayon qiymatini hisoblash
• Harorat chetlanishini kuzatish
• Rezervuar zaxirasini hisoblash
• Ishlab chiqarish maqsadini kuzatish
• Sifat chetlanishlarini tahlil qilish
• Material sarfini hisoblash
• Pozitsiya xatoligini hisoblash

3-rasm. SUB ko‘rsatmasi ikki qiymat o‘rtasidagi farqni hisoblaydi va jarayon xatoligini aniqlashda keng qo‘llanadi.

Haroratni boshqarish ilovasini ko‘rib chiqaylik. Texnologik reaktorda maqsadli harorat 180°C bo‘lishi talab qilinishi mumkin. Agar haqiqiy harorat 172°C bo‘lsa, boshqaruvchi 8°C xatolikni hisoblaydi.

Keyin bu ma’lumot qancha isitish energiyasi sarflanishi kerakligini aniqlaydigan boshqaruv algoritmiga uzatilishi mumkin.

Ayirish ishlab chiqarishni boshqarish tizimlarida ham keng qo‘llanadi.

Masalan, agar ishlab chiqarish buyurtmasi 10 000 dona mahsulotni talab qilsa va joriy hisob 7 350 dona bo‘lsa, qolgan miqdorni SUB ko‘rsatmasi yordamida darhol hisoblash mumkin.

Bu oddiydek ko‘rinadigan hisob-kitoblar avtomatlashtirish tizimlari real vaqt rejimida ishlab chiqarish panellari va samaradorlik hisobotlarini yaratganda juda muhim bo‘ladi.

Ko‘paytirish (MUL) funksiya bloki

Ko‘paytirish PLC dasturlashida mavjud eng kuchli matematik amallardan biridir, chunki u muhandislarga jarayon qiymatlarini masshtalash, konvertatsiya qilish va o‘zgartirish imkonini beradi.

Sanoat avtomatlashtirishida xom datchik signallari kamdan-kam hollarda to‘g‘ridan-to‘g‘ri muhandislik birliklariga mos keladi.

Aksincha, ma’lumotlar mazmunli bo‘lishidan oldin masshtablash koeffitsiyentlari qo‘llanishi kerak.

MUL buyrug‘i ushbu masshtablash bog‘lanishlarini qo‘llashning sodda usulini taqdim etadi.

Keng tarqalgan qo‘llanilishlar quyidagilarni o‘z ichiga oladi:

• Analog signalni masshtablash
• Muhandislik birliklarini konvertatsiya qilish
• Ishlab chiqarish tezligini hisoblash
• Mashina tezligini hisoblash
• Energiya sarfini tahlil qilish
• Sarf koeffitsiyentini hisoblash
• Aylantirish momentini baholash

4-rasm. Ko‘paytirish PLC dasturlariga datchik kirishlarini masshtablash va muhandislik qiymatlarini hisoblash imkonini beradi.

Qiymati allaqachon 0 dan 100 gacha bo‘lgan sonli diapazonga aylantirilgan signalni hosil qiluvchi bosim transmitterini tasavvur qiling. Agar jarayon hisob-kitobi ushbu qiymatni boshqa muhandislik diapazoniga aylantirishni talab qilsa, kerakli masshtablash koeffitsiyentini qo‘llash uchun ko‘paytirishdan foydalanish mumkin.

Ko‘paytirish ishlab chiqarish tahlilida ham muhim rol o‘ynaydi.

Konveyer tizimi har daqiqada datchikdan o‘tadigan mahsulotlar sonini kuzatishi mumkin. Ushbu qiymatni mahsulot og‘irligiga ko‘paytirish PLC ga material o‘tkazuvchanligini avtomatik hisoblash imkonini beradi.

Ishlab chiqarish korxonalari samaradorlikni kuzatish va ishlab chiqarish unumdorligini optimallashtirish uchun bunday hisob-kitoblarga tobora ko‘proq tayanmoqda.

Sanoat HMI platformalari va ishlab chiqarish hisobotlari dasturiy ta’minoti bilan integratsiyalangan zamonaviy tizimlar operator panellari va boshqaruv hisobotlarini yaratish uchun ko‘pincha ko‘paytirishga asoslangan hisob-kitoblardan foydalanadi.

Datchiklarni masshtablash: PLC matematikasining eng muhim qo‘llanilishlaridan biri

Sanoat avtomatlashtirishidagi barcha hisob-kitoblar orasida datchiklarni masshtablash eng keng tarqalganlaridan biri bo‘lib qolmoqda.

Deyarli har bir texnologik korxona analog o‘lchovlarga tayanadi.

Bu o‘lchovlar ko‘pincha quyidagilardan olinadi:

• Bosim transmitterlari
• Sarf transmitterlari
• Harorat datchiklari
• Sath transmitterlari
• Tebranishni monitoring qilish tizimlari
• Quvvatni monitoring qilish uskunalari
• Tezlikni qayta aloqa qurilmalari

Ushbu qurilmalar hosil qiladigan xom qiymatlar odatda operatorlar ularni to‘g‘ri talqin qilishidan oldin arifmetik qayta ishlovni talab qiladi.

Masshtablash hisob-kitoblari ko‘pincha birgalikda ishlaydigan ko‘paytirish va bo‘lish buyruqlari kombinatsiyasini o‘z ichiga oladi.

Masalan, sath transmitteri 0 dan 32767 gacha bo‘lgan sanoq qiymatini hosil qilishi mumkin. PLC ushbu qiymatni rezervuardagi sathning mazmunli foiz ko‘rsatkichiga aylantirishi kerak.

Bu konvertatsiya jarayoni asosan arifmetik funksiya bloklariga tayanadi.

Ushbu hisob-kitoblarsiz operatorlar foydali jarayon ma’lumotlari o‘rniga ma’nosiz sonli qiymatlarni ko‘rgan bo‘lardi.

Bo‘lish (DIV) funksional bloki

Bo‘lish sanoatni avtomatlashtirish tizimlarida keng qo‘llanadigan yana bir muhim arifmetik amal hisoblanadi.

Ko‘paytirish qiymatlarni masshtablash koeffitsiyentiga muvofiq oshirsa, bo‘lish qiymatlarni mutanosib ravishda kamaytirib, qarama-qarshi vazifani bajaradi.

DIV buyrug‘i nisbatlar, o‘rtacha qiymatlar, o‘zgartirishlar va muhandislik birliklari bilan bog‘liq hisob-kitoblarda tez-tez uchraydi.

Odatdagi sanoat ilovalari quyidagilarni o‘z ichiga oladi:

• Birliklarni o‘zgartirish hisob-kitoblari
• O‘rtacha qiymatlarni hisoblash
• Samaradorlik tahlili
• Ishlab chiqarish tezligini hisoblash
• Oqimni me’yorlashtirish
• Tezlikni o‘zgartirish
• Samaradorlik ko‘rsatkichlari

5-rasm. Bo‘lish muhandislik birliklarini o‘zgartirish va samaradorlikni hisoblashda keng qo‘llanadi.

Keng tarqalgan misollardan biri o‘rtacha ishlab chiqarish tezligini hisoblashdir.

Agar ishlab chiqarish liniyasi sakkiz soatlik smenada 12 000 dona mahsulot ishlab chiqarsa, jami ishlab chiqarish hajmini ish soatlariga bo‘lish orqali soatiga o‘rtacha 1 500 dona mahsulot ishlab chiqarish tezligi aniqlanadi.

Ishlab chiqarish menejerlari ushbu ma’lumotlardan uskunalar samaradorligini baholash va jarayonlarni takomillashtirish imkoniyatlarini aniqlash uchun tez-tez foydalanadilar.

Bo‘lish, shuningdek, oqim tezligi, konsentratsiya o‘lchovlari va energiya sarfi ko‘rsatkichlari bilan bog‘liq texnologik muhandislik hisob-kitoblarida ham muhim rol o‘ynaydi.

Ushbu hisob-kitoblar zamonaviy ishlab chiqarish korxonalarida ham operatsion samaradorlikni, ham barqaror rivojlanish tashabbuslarini qo‘llab-quvvatlaydi.

O‘zgaruvchan chastotali yuritma ilovalari ortidagi matematika

O‘zgaruvchan chastotali yuritmalar (VFD) arifmetik hisob-kitoblar muhim bo‘lgan yana bir sohadir.

Ko‘plab sanoat yuritma tizimlari foizlar, chastotalar yoki muhandislik birliklarida ifodalangan tezlik qiymatlaridan foydalanadi.

PLC ko‘pincha buyruqlarni yuritmaga uzatishdan oldin matematik o‘zgartirishlarni bajaradi.

Masalan, operator HMI orqali konveyer tezligini daqiqasiga 45 metr qilib kiritishi mumkin. PLC ushbu muhandislik qiymatini yuritma uchun mos chastota buyrug‘iga aylantirishi kerak.

Bu o‘zgartirish ko‘pincha ko‘paytirish va bo‘lish buyruqlarining kombinatsiyasini talab qiladi.

O‘zgaruvchan chastotali yuritmalar, servo tizimlar va harakatni boshqarish platformalaridan foydalaniladigan ilovalar mashinaning aniq ishlashini ta’minlash uchun aniq arifmetik qayta ishlashga katta darajada bog‘liq.

Hatto kichik hisoblash xatolari ham tezlikni rostlash, pozitsiyalash aniqligi va mashinaning umumiy samaradorligida sezilarli farqlarga olib kelishi mumkin.

Modulo (MOD) funksional bloki

OpenPLC’dagi mavjud matematik buyruqlar orasida MOD funksiyasi yangi dasturchilar tomonidan ko‘pincha eng kam tushuniladigan funksiyalardan biridir. Biroq tajribali avtomatika muhandislari mashina ketma-ketligini boshqarish, indekslash operatsiyalari va davriy ishlab chiqarish jarayonlarida modul hisob-kitoblaridan tez-tez foydalanadilar.

MOD buyrug‘i bo‘lishdan keyingi qoldiqni qaytaradi.

Masalan:

• 10 MOD 3 = 1
• 20 MOD 4 = 0
• 17 MOD 5 = 2

Bu oddiy ko‘rinsa-da, takroriy mashina amallari muayyan oraliqlarda bajarilishi kerak bo‘lganda modulo mantiqi nihoyatda foydali bo‘ladi.

6-rasm. MOD yo‘riqnomasi bo‘lishdan keyingi qoldiqni qaytaradi va indekslash hamda ketma-ketlik ilovalarida keng qo‘llanadi.

MOD mantiqining sanoatdagi qo‘llanilishi

Ishlab chiqarish uskunalari ko‘pincha oldindan bashorat qilinadigan sikllarga amal qiladigan takroriy operatsiyalarni bajaradi.

Misollar:

• Aylanuvchi indeksatsiya stollari
• Ko‘p kallakli to‘ldirish mashinalari
• Qadoqlash tizimlari
• Palletlash uskunalari
• Yig‘ish liniyasi stansiyalari
• Avtomatlashtirilgan saqlash tizimlari
• Partiyali ishlab chiqarish ketma-ketliklari

Sakkizta ish stansiyasiga ega aylanuvchi indeksatsiya stolini ko‘rib chiqaylik.

Stol har safar aylanganda, hisoblagich bir birlikka oshadi.

MOD 8 dan foydalanish PLC ga faol stansiya pozitsiyasini avtomatik aniqlash imkonini beradi.

Hisoblagichlarni qayta-qayta nolga tushirish o‘rniga, muhandislar mashina sikli davomida pozitsiyalarni samarali kuzatish uchun modulo hisob-kitoblaridan foydalanishlari mumkin.

Bu yondashuv dastur tuzilishini soddalashtiradi va keraksiz boshqaruv mantiqini kamaytiradi.

Qadoqlash tizimlari ham davriy amallarni ishga tushirish uchun modulo hisob-kitoblaridan foydalanadi.

Masalan, har o‘ninchi mahsulot sifat tekshiruvidan o‘tishi kerak bo‘lishi mumkin. Hisoblagich MOD 10 bilan birga ishlatilsa, tekshiruv tartiblari aynan qachon ishga tushirilishi kerakligini aniqlaydi.

Bu usul takroriy amallar aniq oraliqlarda bajarilishi kerak bo‘lgan avtomatlashtirilgan ishlab chiqarish liniyalarida tez-tez uchraydi.

Ishlab chiqarishni kuzatish va sifatni ta’minlash ilovalari

Modulo funksiyalari ishlab chiqarish sifat strategiyalarini amalga oshirishda ayniqsa foydalidir.

Ko‘plab ishlab chiqaruvchilar har bir mahsulotni tekshirish o‘rniga tanlab tekshiruvlar o‘tkazadilar.

Modulo hisob-kitoblaridan foydalanib, PLC tekshiruvlar oralig‘ini avtomatik tanlashi mumkin.

Misollar:

• Har 10-mahsulotda
• Har 25-o‘ramda
• Har 50-yig‘ilmada
• Har 100-partiyada

Bu usul tekshiruv xarajatlarini kamaytirgan holda sifatni muntazam namuna olishni ta’minlaydi.

Ishlab chiqarish muhandislari avtomatlashtirilgan sifat monitoringi tartiblarini yaratish uchun MOD yo‘riqnomalarini ko‘pincha hisoblagichlar, ma’lumotlarni qayd etish tizimlari va HMI interfeyslari bilan birlashtiradilar.

Daraja (EXPT) funksional bloki

EXPT yo‘riqnomasi qiymatni berilgan darajaga ko‘tarish orqali eksponensial hisob-kitoblarni bajaradi.

Darajali hisob-kitoblar asosiy arifmetik funksiyalarga qaraganda kamroq uchrasa-da, ular muhandislik, ilmiy va jarayonlarni boshqarish ilovalarida muhim bo‘lib qoladi.

EXPT yo‘riqnomasi quyidagi formatdan foydalanadi:

Natija = Asos ^ Daraja

Misollar:

• 2² = 4
• 5² = 25
• 10³ = 1000

7-rasm. EXPT yo‘riqnomasi muhandislik va jarayonlarga oid ilovalarda qo‘llaniladigan eksponensial hisob-kitoblarni bajaradi.

Eksponensial hisob-kitoblarning muhandislikdagi qo‘llanilishi

Eksponensial funksiyalar ko‘plab sanoat muhandisligi yo‘nalishlarida qo‘llanadi.

Misollar:

• Oqim hisob-kitoblari
• Nasos ish faoliyatini modellashtirish
• Energiya sarfini tahlil qilish
• Issiqlik uzatishni hisoblash
• Kimyoviy jarayonlarni modellashtirish
• Bosim yo‘qotilishini hisoblash
• Prediktiv texnik xizmat ko‘rsatish algoritmlari

Suyuqlik tizimlarida oqim tezliklari ko‘pincha bosimlar farqi bilan nochiziqli bog‘liqlikka ega bo‘ladi. Jarayon xatti-harakatlarini aniq modellashtirish uchun bu bog‘liqliklar eksponensial hisob-kitoblarni talab qilishi mumkin.

Xuddi shuningdek, issiqlik uzatish tenglamalarida ko‘pincha PLC dasturlarida daraja ko‘rsatmalari yordamida bevosita hisoblash mumkin bo‘lgan kvadrat yoki undan yuqori darajali hadlar uchraydi.

Ko‘plab ilg‘or hisob-kitoblar hozirda maxsus kontrollerlar yoki muhandislik dasturlari tomonidan bajarilsa-da, EXPT funksiyalari maxsus algoritmlarni bevosita PLC ichida joriy etishda hamon muhim ahamiyatga ega.

Matematika va jarayonlarni boshqarish tizimlari

Zamonaviy texnologik sanoat tarmoqlari matematik hisob-kitoblarga katta darajada bog‘liq.

Quyidagi kabi obyektlar:

• Neft va gaz korxonalari
• Kimyoviy qayta ishlash korxonalari
• Elektr energiyasi ishlab chiqarish stansiyalari
• Suvni tozalash inshootlari
• Oziq-ovqatni qayta ishlash operatsiyalari
• Farmatsevtika ishlab chiqarish korxonalari

jarayon sharoitlarini baholash va barqaror ishlashni ta’minlash uchun doimiy ravishda arifmetik funksiyalarga tayanadi.

Yokogawa CENTUM VP, Honeywell Experion PKS va Emerson DeltaV kabi taqsimlangan boshqaruv tizimlari har soniyada minglab matematik hisob-kitoblarni bajaradi.

Ushbu hisob-kitoblar quyidagilarni qo‘llab-quvvatlaydi:

• PID boshqaruv konturlari
• Oqimni muvozanatlash
• Energiyani optimallashtirish
• Ishlab chiqarish hisobotlari
• Uskunalarni himoyalash
• Ilg‘or jarayonlarni boshqarish

Hatto nisbatan sodda arifmetik ko‘rsatmalar ham ushbu murakkab avtomatlashtirish tizimlarining asosini tashkil etadi.

Holatni monitoring qilish va mashinalarni himoyalash hisob-kitoblari

Matematik amallar mashinalarni monitoring qilish ilovalarida ham birdek muhimdir.

Turbinalar, kompressorlar, nasoslar va generatorlar kabi aylanadigan uskunalar doimiy ravishda qayta ishlanishi kerak bo‘lgan katta hajmdagi diagnostik ma’lumotlarni hosil qiladi.

Monitoring tizimlari ko‘pincha quyidagilar bilan bog‘liq hisob-kitoblarni bajaradi:

• Vibratsiya amplitudasi
• Val holati
• Differensial kengayish
• Tezlik o‘lchovlari
• Tezlanishni tahlil qilish
• Podshipnik holatini monitoring qilish

Bently Nevada mashinalarni himoyalash tizimlari kabi platformalar xom sensor o‘lchovlarini mazmunli diagnostik ma’lumotlarga aylantirish uchun matematik qayta ishlashga katta darajada tayanadi.

Ushbu hisob-kitoblarsiz prediktiv texnik xizmat ko‘rsatish dasturlari nosozliklar yuz berishidan oldin uskunalarda rivojlanayotgan nuqsonlarni aniqlay olmas edi.

Sanoat 4.0 tashabbuslari kengayishda davom etar ekan, arifmetik hisoblashlar aktivlar ishonchliligi va holatga asoslangan texnik xizmat ko‘rsatish strategiyalarida tobora muhim rol o‘ynamoqda.

PLC matematik ko‘rsatmalaridan foydalanishda keng tarqalgan xatolar

Arifmetik funksional bloklar oddiy ko‘rinsa-da, ko‘plab dasturlash muammolari hisob-kitob xatolarining o‘zidan ko‘ra, noto‘g‘ri amalga oshirishdan kelib chiqadi.

Tajribali boshqaruv tizimlari muhandislari eng katta qiyinchiliklar ko‘pincha ma’lumotlarni qayta ishlash, masshtablashning izchilligi va sonli cheklovlar bilan bog‘liqligini tushunishadi.

Ishga tushirish va nosozliklarni bartaraf etish jarayonlarida bir nechta keng tarqalgan xatolar qayta-qayta uchraydi.

Ma’lumot turini noto‘g‘ri tanlash

Eng ko‘p uchraydigan muammolardan biri hisob-kitoblar uchun mos bo‘lmagan ma’lumot turlarini tanlashdir.

Masalan, butun sonli hisob-kitob o‘nlik qiymatlarni to‘g‘ri ifodalay olmaydi.

Agar jarayon o‘zgaruvchisi bir yoki ikki xona kasrigacha aniqlikni talab qilsa, INT o‘zgaruvchisidan foydalanish kutilmagan yaxlitlash ta’sirlarini keltirib chiqarishi mumkin.

Ushbu muammo odatda quyidagilarda namoyon bo‘ladi:

• Harorat hisob-kitoblari
• Oqim o‘lchovlari
• Bosimni masshtablash
• Energiya monitoringi tizimlari
• Tezlik hisob-kitoblari

Zarur hollarda REAL o‘zgaruvchilardan foydalanish sonli aniqlikni saqlashga va boshqaruvning umumiy samaradorligini oshirishga yordam beradi.

Nolga bo‘lish xatolari

Yana bir keng tarqalgan muammo maxraj kutilmaganda nolga teng bo‘lib qoladigan bo‘lish amallari bilan bog‘liq.

Bu holat datchik nosozliklari, aloqa uzilishlari yoki jarayonning kutilmagan sharoitlari tufayli yuzaga kelishi mumkin.

Yaxshi dasturlash amaliyoti bo‘lish amalini bajarishdan oldin maxraj qiymatlarini doimo tekshiradi.

Oddiy tekshiruv mantiqini qo‘shish ish vaqtida yuz beradigan xatolarning oldini olishi va tizim ishonchliligini oshirishi mumkin.

Analog signalni noto‘g‘ri masshtablash

Masshtablashdagi xatolar ishga tushirishni kechiktiruvchi asosiy sabablardan biri bo‘lib qolmoqda.

Datchik to‘g‘ri ulangan va to‘g‘ri ishlayotgan bo‘lishi mumkin, biroq masshtablash hisob-kitoblari noto‘g‘ri sozlanganligi sababli operatorlar baribir noto‘g‘ri qiymatlarni ko‘rishadi.

Keng tarqalgan masshtablash xatolariga quyidagilar kiradi:

• Muhandislik diapazonlarining noto‘g‘ri belgilanishi
• Noto‘g‘ri konversiya koeffitsiyentlari
• O‘lchov birliklarining mos kelmasligi
• Ma’lumotlarning qisqartirilishi
• O‘nlik kasrning noto‘g‘ri joylashtirilishi

Ishga tushirish vaqtida sinchkovlik bilan tekshirish ushbu muammolarning ko‘pini ishlab chiqarishga ta’sir qilishidan oldin bartaraf etishi mumkin.

OpenPLC va tijoriy sanoat PLC platformalari taqqoslanishi

OpenPLC sanoat avtomatlashtirish tushunchalarini o‘rganish uchun ajoyib muhitni taqdim etadi. Uning IEC 61131-3 dasturlash tillarini qo‘llab-quvvatlashi muhandislar, talabalar va dasturchilarga qimmat apparat va dasturiy platformalarga sarmoya kiritmasdan, haqiqiy PLC dasturlash usullarini sinab ko‘rish imkonini beradi.

Biroq OpenPLC’da namoyish etilgan matematik tamoyillar tijoriy sanoat avtomatlashtirish tizimlariga bevosita tatbiq etiladi.

Muhandis quyidagilar bilan ishlashidan qat’i nazar:

• Allen-Bradley ControlLogix
• Siemens SIMATIC S7
• ABB AC 800M
• Schneider Modicon Quantum
• Mitsubishi MELSEC
• Omron CJ Series
• Beckhoff TwinCAT

asosiy arifmetik amallar tubdan o‘sha-o‘sha bo‘lib qoladi.

The primary differences involve programming environments, instruction naming conventions, hardware architectures, and advanced feature sets.

Asosiy farqlar dasturlash muhitlari, ko‘rsatmalarni nomlash qoidalari, apparat arxitekturalari va ilg‘or funksiyalar to‘plamlariga taalluqlidir.

Matematik tushunchalarning o‘zi universal bo‘lib qoladi.

Bu OpenPLC’ni butun dunyo bo‘ylab ishlab chiqarish korxonalarida joriy etiladigan sanoat darajasidagi avtomatlashtirish tizimlari bilan ishlashga tayyorlanayotgan muhandislar uchun qimmatli o‘quv platformasiga aylantiradi.

Matematik funksiyalar Industry 4.0 tashabbuslarini qanday qo‘llab-quvvatlaydi

Industry 4.0 ning rivojlanishi avtomatlashtirish tizimlarida sonli ma’lumotlarni qayta ishlashning ahamiyatini sezilarli darajada oshirdi.

Zamonaviy fabrikalar minglab sensorlar, kontrollerlar, yuritmalar va monitoring qurilmalaridan ma’lumot to‘playdi.

Ushbu ma’lumot qayta ishlanishi, tahlil qilinishi va amaliy xulosalarga aylantirilishi kerak.

Arifmetik funksiyalar ushbu jarayonning asosini tashkil etadi.

• Ilovalar quyidagilarni o‘z ichiga oladi:
• Uskunalarning umumiy samaradorligi (OEE) hisob-kitoblari
• Prediktiv texnik xizmat platformalari
• Raqamli egizak modellari
• Ishlab chiqarish tahlili
• Mashinali o‘rganish ma’lumotlarini tayyorlash
• Aktivlar samaradorligini monitoring qilish

Ishonchli matematik qayta ishlashsiz ushbu ilg‘or texnologiyalar mazmunli operatsion ma’lumotlarni hosil qila olmagan bo‘lardi.

Hatto murakkab sun’iy intellekt tizimlari ham oxir-oqibat fundamental arifmetik hisob-kitoblar orqali hosil qilingan aniq sonli ma’lumotlarga tayanadi.

Haqiqiy sanoat misoli: Tank sathini monitoring qilish

10 metrli saqlash tankiga o‘rnatilgan 4–20 mA sath uzatkichidan foydalanadigan suvni tozalash inshootini ko‘rib chiqaylik.

PLC xom analog signalni qabul qiladi va operatorlar asosli qarorlar qabul qilishidan oldin uni mazmunli muhandislik birliklariga aylantirishi kerak.

Jarayon odatda bir nechta arifmetik funksiyalarni o‘z ichiga oladi:

• Signal siljishi qiymatlarini olib tashlash uchun SUB
• Signal diapazonini me’yorlashtirish uchun DIV
• Qiymatni muhandislik birliklariga masshtablash uchun MUL
• Zarur bo‘lsa, tuzatish koeffitsiyentlarini qo‘llash uchun ADD

Olingan sath qiymati HMI ekranida ko‘rsatiladi va nasosni avtomatik boshqarish mantiqida ishlatiladi.

Bu hisob-kitoblarsiz operatorlar tanklardagi haqiqiy sathlar o‘rniga faqat xom sonli hisoblarni ko‘rgan bo‘lardi.

Ushbu misol oddiy arifmetik ko‘rsatmalar kundalik sanoat operatsiyalarini qanday bevosita qo‘llab-quvvatlashini ko‘rsatadi.

Haqiqiy sanoat misoli: Konveyer ishlab chiqarishini kuzatish

Ishlab chiqarish korxonasi bir nechta konveyer tizimlari orqali har soatda minglab mahsulot ishlab chiqarishi mumkin.

Fotoelektrik sensorlar mahsulotlarni tekshiruv nuqtalaridan o‘tayotganda sanaydi.

Matematik ko‘rsatmalar ushbu ma’lumotlarni qayta ishlab, ishlab chiqarish statistikasini hosil qiladi.

Misollar:

• ADD yordamida mahsulotlarning umumiy sonini hisoblash
• SUB yordamida ishlab chiqarish maqsadlari
• DIV yordamida soatiga ishlab chiqariladigan birliklar sonini hisoblash
• MUL yordamida mahsulot og‘irligini hisoblash
• MOD yordamida sifat namunalari olish oraliqlari

Boshqaruv tizimlari operatsion samaradorlikni baholash va ishlab chiqarishdagi tor joylarni aniqlash uchun ushbu metrikalardan foydalanadi.

Butun hisobot tuzilmasi avtomatlashtirish tizimida bajariladigan aniq arifmetik hisob-kitoblarga bog‘liq.

Amaliy sanoat tadqiqoti: Turbinalarni monitoring qilish tizimlari

Elektr energiyasi ishlab chiqarish obyektlari matematik hisob-kitoblar muhim bo‘lgan yana bir muhitni ifodalaydi.

Turbinalarni boshqarish tizimlari quyidagilarni doimiy ravishda baholaydi:

• Rotor tezligi
• Podshipnik haroratlari
• Tebranish amplitudalari
• Bug‘ bosimi
• Generator chiqishi
• Issiqlik kengayishi o‘lchovlari

Ilg‘or uskunalarni monitoring qilish platformalari har soniyada minglab sonli qiymatlarni qayta ishlaydi.

Turbinalarni boshqarish tizimlari va Uskunalarni monitoring qilish yechimlari kabi tizimlar ish sharoitlarini baholash va muhim aktivlarni himoya qilish uchun arifmetik funksiyalarga katta darajada tayanadi.

Ushbu hisob-kitoblar uskunalarning halokatli nosozliklarining oldini olishga va ayni paytda operatsion samaradorlikni maksimal darajada oshirishga yordam beradi.

Matematik funksional bloklar yordamida kengaytiriladigan PLC dasturlarini yaratish

Funksional bloklar asosida dasturlashning asosiy afzalliklaridan biri — qayta foydalanish imkoniyatidir.

Hisob-kitoblarni qayta-qayta maxsus yaratish o‘rniga, muhandislar bir nechta loyihalarda qayta foydalanish mumkin bo‘lgan standartlashtirilgan matematik modullarni ishlab chiqishlari mumkin.

Ushbu yondashuv bir qancha afzalliklarni taqdim etadi:

• Yaxshilangan izchillik
• Tezroq ishlab chiqish
• Nosozliklarni bartaraf etishning soddalashishi
• Muhandislik ishlariga sarflanadigan mehnatning kamayishi
• Uzoq muddatli texnik xizmat ko‘rsatish qulayligi

Sanoat tizimlari murakkablashib borar ekan, standartlashtirilgan dasturlash amaliyotlari tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda.

Qayta foydalaniladigan matematik funksional bloklar tashkilotlarga uskunalar, obyektlar va muhandislik jamoalari o‘rtasida izchillikni saqlashga yordam beradi.

Xulosa

Matematik ko‘rsatmalar PLC dasturidagi oddiy arifmetik vositalardan ancha kengroq ma’noga ega. Ular xom sensor ma’lumotlarini mazmunli muhandislik axborotiga aylantirish, jarayonni boshqarish bo‘yicha qarorlarni qo‘llab-quvvatlash, ishlab chiqarish tahlilini ta’minlash va uskunalar ishonchliligini oshirish orqali zamonaviy sanoat avtomatlashtirishining asosini tashkil etadi.

OpenPLC ADD, SUB, MUL, DIV, MOD va EXPT kabi arifmetik funksiyalar orqali ushbu tushunchalarni o‘rganish uchun amaliy muhitni taqdim etadi. Misollar oddiy ko‘rinsa-da, ayni hisob-kitoblar ishlab chiqarish, energetika, infratuzilma va texnologik jarayonlar sanoatida qo‘llaniladigan murakkab avtomatlashtirish platformalarining asosini tashkil etadi.

Analog signalni masshtablash va ishlab chiqarish hisobotlaridan tortib, prognozli texnik xizmat ko‘rsatish hamda ilg‘or jarayonlarni boshqarishgacha bo‘lgan barcha yo‘nalishlarda matematik amallar har bir zamonaviy avtomatlashtirish tizimining muhim tarkibiy qismi bo‘lib qolmoqda. Ushbu funksiyalarni qachon va qanday qo‘llashni tushunadigan muhandislar Industry 4.0 ning tobora ma’lumotlarga asoslangan talablarini qo‘llab-quvvatlay oladigan yanada samarali, kengaytiriladigan va ishonchli PLC dasturlarini yaratishlari mumkin.