Een controller voor industriële automatisering kiezen?

Bij het kiezen van een controller voor industriële automatisering zijn er verschillende belangrijke termen waarmee u rekening moet houden, niet alleen die die de woorden PLC, PAC of IPC erin . Applicatie-eisen moeten duidelijk worden gedefinieerd, terwijl er rekening moet worden gehouden met de schaalbaarheidsbehoeften voordat een keuze wordt gemaakt.

Om te beginnen is het splitsen van de operationele behoeften van de apparatuur een goede plek om te beginnen, wat gebruikers zal helpen de reeks controllers te evalueren die door machinebouwers zijn gespecificeerd. Het automatiseringssysteem kan een uitgebreide oplossing of individuele besturing bieden, afhankelijk van hoe het in het productiescenario past.

Een Programmable Logic Controller (PLC), Programmable Automation Controller (PAC) of Industrial Personal Computer (IPC) kan een enkel station, machine, assemblagelijn of zelfs de hele fabrieksvloer aansturen. In het geval van een geïntegreerd productiesysteem kan een enkele grote controller met externe input/output-bases, communiceren via Ethernet, worden gebruikt om end-to-end controle te bieden. Er kunnen echter momenten zijn waarop de toepassing een modulaire aanpak vereist, waarbij het beter zou zijn om het automatiseringssysteem op te splitsen in logische secties. In dergelijke gevallen wordt de automatisering gecompartimenteerd en verspreid over kleinere PLC's, afhankelijk van de werklast.

Sommige automatiseringsexperts beschouwen deze twee beslissingen mijlenver van elkaar verwijderd, en concluderen dat beide verschillende platforms vereisen. Maar dit hoeft niet waar te zijn. Er zijn enkele fabrikanten die controllers hebben die verschillende grootte-opties bieden, allemaal compatibel met dezelfde programmeersoftware. De aanwezigheid van één enkele programmeeromgeving betekent dat flexibiliteit in het systeem kan worden ingebouwd, terwijl de kosten voor programmaontwikkeling kunnen worden verlaagd, aangezien projecten van de ene PLC naar de andere kunnen worden overgedragen.

De ontmoedigende beslissing is echter om te beslissen of een grote PLC wordt gebruikt voor een enkel programma of dat een modulaire aanpak wordt gebruikt. De beslissing is veel complexer dan het kiezen van een PLC , PAC of pc-gebaseerde controller. Het overwegen van de volgende factoren kan helpen om een ​​goede basis op te bouwen:

• Nieuw of bestaand systeem
• Discrete apparaten
• Milieuproblemen
• Lusbesturing
• Analoge apparaten
• Speciale modules
• I/O-locaties
• Communicatie
• Programmeren

Of het systeem nu nieuw of bestaand is, kan helpen om veel verwarring weg te nemen en de resterende factoren voor selectie te beïnvloeden. Als producten al zijn geïnstalleerd, wordt compatibiliteit van het grootste belang, waardoor het aantal producten dat nutteloos is, wordt geneutraliseerd.

De keuze van de regelaar is ook afhankelijk van de omgevingsomstandigheden. Als er extreme omstandigheden zijn, zoals die met betrekking tot temperatuur, vochtigheid, stof, enz., dan zou de controller hieraan moeten voldoen om operationeel te blijven.

Aantal, typen en locatie van I/O's

Het I/O-aantal definiëren en veldapparaattypes is de volgende op de lijst. Begin met het opsommen van alle discrete inputs en outputs in een spreadsheet, waarbij u elk type definieert, b.v. digitale sensor, analoge sensor, actuator, regelklep, enz. De parameters die moeten worden genoteerd, zijn onder meer communicatieprotocol, vermogensequivalent, enz.

Het type en aantal I/O-punten heeft een grote invloed op de keuze van het besturingsplatform. Machinebouwers maken vaak de fout om controllers te kiezen die aan de onmiddellijke behoeften kunnen voldoen zonder ruimte te laten voor toekomstige uitbreiding. Door ruimte voor uitbreiding in te bouwen, met minimaal 20%, kan I/O grote crises in de toekomst voorkomen. Er zijn ook enkele controllers met beperkte typen I/O's, zoals analoge, snelle ingangen, enz. Dit kan in de toekomst ook een probleem worden.

De eerder genoemde spreadsheet moet de functies en het signaalniveau van alle analoge apparaten bevatten, inclusief individuele totalen voor stroom-/spanningslus, weerstandstemperatuurdetectoringangen, thermokoppels, enz. De specificaties van de controllers moeten overeenkomen met deze vereisten, zodat alle analoge ingangen en uitgangen worden ondersteund, evenals hun signaaltypes.

Bovendien moeten speciale I/O's ook in de spreadsheet worden vermeld. Deze kunnen omvatten, maar zijn niet beperkt tot, snelle inputs/outputs, tellers, real-time klokken en servo-/stappenmotoren. Er kunnen controllers zijn die mogelijk geen speciale functionaliteiten hebben, dus zorg ervoor dat u een grondige analyse uitvoert voordat u een beslissing neemt. Het is essentieel om de mogelijkheden van de controller en de toepassingsvereisten te begrijpen.

De fysieke locatie van de I/O-terminals moet ook worden gedefinieerd, met betrekking tot de veldapparatuur, en worden genoteerd in de spreadsheet. Door deze vereisten op te splitsen in kleinere modules, krijgt u inzicht in de lokale en externe I/O-behoeften, wat op zijn beurt zal helpen bepalen welke realtime communicatieprotocollen nodig zijn. Er zijn sommige installaties waar de voorkeur wordt gegeven aan lokaliteit, terwijl andere sterk afhankelijk zijn van externe I/O's.

Als de afstand tussen de controllers en subsystemen aanzienlijk is, zou de externe I/O een goede keuze zijn in plaats van de beproeving van het bekabelen van elk veldapparaat. Bovendien moeten de communicatiemethoden en -snelheden worden ondersteund, of het nu gaat om seriële of Ethernet-gebaseerde I/O. In de huidige industriële omgeving worden Ethernet-protocollen zoals EtherNet/IP steeds populairder, samen met specifiek ontwikkelingsversies van open-sourceprotocollen zoals Modbus.

Communicatie

Communicatie tussen randapparatuur, gedistribueerde I/O, PLC's en bedrijfssystemen kan op sommige fabrieksvloeren een noodzaak zijn. De reikwijdte hiervan moet in een vroeg stadium worden gedefinieerd, met de overweging dat de dingen complexer zullen worden naarmate je verder komt. Sommige controllers bieden mogelijk slechts 1 – 2 poorten, waarvan er één is gereserveerd voor programmering, terwijl andere mogelijk geen specifieke protocollen ondersteunen die nodig zijn voor bedrijfskritieke toepassingen.

De communicatie die zal plaatsvinden tussen de controller en HMI's of veldapparatuur moet ook worden gespecificeerd. De opkomst van Internet of Things heeft het essentieel gemaakt om communicatiemogelijkheden open te hebben. Daarom moet ervoor worden gezorgd dat er extra Ethernet-, seriële USB-poorten beschikbaar zijn in de controller.

Specificatie van Ethernet-protocollen zoals Modbus TCP, Ethernet/IP, Profibus, enz. moet worden uitgevoerd, zowel voor de huidige vereisten als voor toekomstige uitbreidingen.

Hardware

Veelvoorkomende hardwareoverwegingen die moeten worden gemaakt, zijn de scantijdsnelheid, de hoeveelheid geheugen en de batterijback-up. De controller moet voldoende systeemgeheugen hebben om zowel programmavereisten als gegevens te ondersteunen. Deze schattingen kunnen worden gemaakt door het aantal apparaten in het systeem te berekenen. Het gegevensgeheugen wordt gebruikt voor zowel dynamische gegevensmanipulatie als variabele opslag, voorbeelden zijn vooraf ingestelde instelpunten, interne vlaggen in timers en geaccumuleerde tijd/tellingen.

De grootte van de gegevenstabel kan toenemen als het nodig is om de historische gegevens op de controller op te slaan. De noodzaak van datalogging, interfaces naar HMI/SCADA , toegangsmethoden en historische databases moeten allemaal duidelijk worden gespecificeerd, terwijl in een IIoT-scenario ook netwerken, protocoldefinitie en geheugenbehoeften belangrijk worden.

De soorten instructies en de grootte van het programma zelf kunnen ook van invloed zijn op de geheugenbehoeften. Als het programma meerdere sequenties, geavanceerde besturingsfuncties en foutlogica's heeft, kan dit meer geheugen vereisen. Op basis van de programmasporten en databestanden kunnen de eisen worden ingeschat. De specificaties van de controller moeten ook worden bestudeerd, aangezien sommige op tagnaam gebaseerde programmering hebben, terwijl andere vaste maar uitbreidbare gegevenstabellen hebben.

De hoeveelheid geheugen die door programma's en gegevenstabellen wordt verbruikt, is afhankelijk van het controllermodel. Een goede aanname is dat elk afzonderlijk I/O-apparaat 5 – 100 woorden geheugen gebruikt, terwijl analoge I/O 25 – 500 woorden gebruikt. Het brede bereik kan schatting moeilijk maken voor complexe programma's. Een betere benadering zou zijn om enkele codeblokken te schrijven en het geheugengebruik te bestuderen.

Er kunnen applicaties zijn die een snelle scantijd nodig hebben, en de CPU-snelheid van de controller en de uitvoeringssnelheid van instructies en beide nadelige factoren met betrekking tot dit.

Software

Bijna de helft van het project is afhankelijk van de kwaliteit van de softwareprogrammering, die op zijn beurt weer afhankelijk is van de software die door de fabrikant wordt geleverd. De volgende overwegingen moeten worden gemaakt bij het selecteren van een controller-programmeersoftware:

• Gebruiksgemak
• Voorkeuren
• Investering
• Trainingsbronnen
• Dataregistratie en toegang op afstand

De meeste controllers bevatten vaak gratis en gemakkelijk te gebruiken programmeersoftware, die ongeveer 20 instructies bevat, zoals timers, spoelen, contacten, tellers, enz. Die voldoende zijn voor kleine toepassingen. Maar naarmate de complexiteit van de vereisten toeneemt, kunnen dingen problematisch worden. Geavanceerde controllers bevatten vaak uitgebreide programmeersoftware die een overvloed aan functies bevat om programmeurs te helpen.

De keuze van programmeersoftware is grotendeels afhankelijk van de comfortzone van de gebruiker, waardoor het een subjectieve beslissing is. Programmeurs hebben misschien hun eigen mening over softwareselectie, maar deze worden vaak overstemd door hoger management dat standaardsoftware voor het programmeren van controllers en methoden afdwingt.

Hoe dan ook, een controller moet niet worden gekozen als deze niet over voldoende literatuur beschikt over de programmeersoftware. De meeste fabrikanten hebben zich al aangepast aan de trend van online bronnen door gedetailleerde documentatie aan te bieden en forums te creëren waar collega-programmeurs hun vragen kunnen uitwisselen. Niet iedereen is echter in deze trein gestapt; dus zorgvuldige achtergrondcontroles moeten worden gedaan voordat een PLC-selectie wordt gemaakt .

Er moet ook rekening worden gehouden met de kosten van technische ondersteuning, aangezien het soms kan zijn dat documentatie niet helpt om een ​​bepaald probleem op te lossen. Er zijn leveranciers die tijdelijk gratis diensten aanbieden, wat handig kan zijn als een tijdlijn wordt gevolgd met betrekking tot programma-ontwikkeling.

Eenmaal ontwikkeld, moet het programma grondig worden getest, en om dit te doen, moet de software zichtbaar zijn in de vorm van een PID-lusrespons en bewegingsprofiel. Hierdoor kan de simulatie volledig worden uitgevoerd. Moderne ontwikkelingssoftware is geïntegreerd met simulators waarmee volledige tests kunnen plaatsvinden zonder de noodzaak om verbinding te maken met de hardware.

Kortom, u dient af te zien van een one-size-fits-all-aanpak, of het nu gaat om software, hardware of communicatie. De geselecteerde controller moet volledig voldoen aan de automatiseringsvereisten, terwijl er ruimte is voor vooruitgang als de ontwerpen veranderen.