Jak vybrat řídicí prvek pro automatizaci závodu, který bude vhodný pro vaši aplikaci

Jak vybrat řídicí prvek pro automatizaci závodu, který bude vhodný pro vaši aplikaci

Výběr toho správného hardwaru má zásadní význam, uživatelé však musejí do posuzování zařadit také programovací software řídicího prvku. 

Při výběru řídicího prvku pro automatizaci závodu nejde jen o to, zda se má použít programovatelný automat (PLC), programovatelný řídicí automat (PAC) nebo průmyslové PC (IPC). Je nutno definovat také požadavky aplikace, včetně základních parametrů řízení a škálovatelnosti do budoucna.

Nicméně programovací softwarová platforma může být stejně důležitá jako výběr toho správného hardwaru a při rozhodování musí hrát významnou roli.

Ať už jde o řízení stroje nebo procesu, jako řídicí prvek můžete použít PLC, PAC nebo IPC. Mezi těmito typy řídicích prvků je mnoho rozdílů, ale jejich vlastnosti a funkčnost se stále více sbližují.

I když byl PLC prvním hráčem, který nahradil relé, stále zůstává nejlepší volbou pro malé a středně velké aplikace. Schopnosti PLC stále rostou současně se zaváděním nových technologií. Mnoho základních modelů využívá programování metodou liniových schémat, které pro většinu aplikací postačuje. Dražší PLC umí využívat funkční bloky a programovací jazyky dle normy IEC 61131-3.

PAC oproti PLC nabízejí lepší schopnost práce s polohováním, bezpečnostními aplikacemi a počítačovým viděním. Jako podskupina této třídy řídicích prvků jsou dostupné také PAC na bázi PLC, které poskytují výkon PAC a jednoduchost používání PLC. IPC jsou ideální pro složité aplikace díky svým vyspělejším funkcím a schopnosti pracovat s dalšími jazyky, jako jsou varianty jazyka C.

Bez ohledu na to, jakou rodinu řídicích prvků si vyberete, dodavatelé nabízejí pro každou rodinu celou řadu formátů, od malých přes střední až po velké (viz obrázek).

V rámci každé rodiny řídicích prvků existuje mnoho možností konfigurace a různých kombinací zabudovaných a vzdálených vstupů a výstupů (I/O). Existuje také mnoho možností komunikace, od jednoduchého sériového připojení až po Ethernet. Pokud jde o konfiguraci hardwaru, může mít podobu samostatného řídicího prvku se zabudovanými I/O, někdy označovaného jako „brick“ (cihla), který je možno rozšiřovat stohovatelnými I/O a stojanovými prvky. 

Hlediska při výběru řídicího prvku

I když má pochopení a vyhodnocení parametrů řídicích prvků zásadní význam, při rozhodování jsou důležitými faktory také požadavky aplikace, schopnosti pracovníků závodu a potřeba připojení v budoucnu.

Při výběru řídicího prvku je nutno zohlednit tato klíčová hlediska:

  • zkušenost pracovníků závodu s automatizací;
  • počet a typ I/O;
  • požadované řídicí funkce, jako je řízení PID (proporcionální – integrační – derivační) s uzavřenou smyčkou, polohování a rychlost;
  • možnosti komunikace;
  • požadavky na sběr dat;
  • požadavky na speciální funkce.

Některé závody jsou již v automatizaci zběhlé a dokážou zvládat širokou řadu řídicích prvků a zařízení, zatímco jiné nemají s novějšími technologiemi mnoho zkušeností. Pro řadu odvětví a aplikací jsou primárním automatizačním nástrojem řídicí prvky PLC, protože poskytují přesné, spolehlivé a modifikovatelné řízení a zároveň se s nimi snadno pracuje, neboť jsou široce rozšířené a dobře známé.

Pokud je pro pracovníky závodu používání PLC novinkou, zvažte použití malých a jednoduchých řídicích prvků PLC. Tyto řídicí prvky lze snadno rozšiřovat a mají mnoho funkcí dostupných u větších PLC. 

Výběr PLC a požadavky aplikace

Dalším krokem je přezkoumat požadavky aplikace. Dobrým výchozím bodem je odhadnout počet diskrétních analogových I/O. Při určení přesného počtu pomůže seznam hlavních komponent, včetně senzorů polohy a přítomnosti.

Kromě doplnění funkcí pro diskrétní řízení strojů a analogových procesů nyní některý PLC umí provádět složité úkony, jako je polohování a řízení PID. Takový typ řídicího prvku dokáže zvládat složité aplikace, jako je vysokorychlostní balicí linka využívající zarovnání a registraci.

Servomotory a frekvenční měniče, používané v určitých případech polohování, ne vždy vyžadují koordinaci, ale stále mohou být poměrně složité, pokud jde o komunikaci a další požadavky. Mnoho řídicích prvků dokáže komunikovat s mnoha pohony najednou a řídit polohu, rychlost nebo krouticí moment. Pro komunikaci s pohony lze používat připojení RS-232, RS-485, Ethernet a další možnosti. Volba digitálního komunikačního protokolu je lepší ve srovnání s diskrétním I/O, protože zjednodušuje zapojení, umožňuje monitorování a řízení více parametrů a v případě nutnosti změn je flexibilnější.

Zvážit byste měli také požadavky na sběr dat. Naštěstí má již mnoho řídicích prvků (dokonce i nové malé řídicí prvky PLC) zabudované funkce pro komunikaci, protokolování dat, přístup na webový server a zasílání e-mailů. Schopnost zapisovat data na karty microSD je další užitečnou funkcí společně s přístupem na webový server a vzdáleným přístupem.

Některé aplikace vyžadují splnění zákonných požadavků na třídu bezpečnosti. I když může aplikace očekávat použití bezpečnostně klasifikovaného PLC, je možné použít PLC bez bezpečnostní klasifikace společně s jedním nebo více programovatelnými bezpečnostními relé a dosáhnout tak snížení nákladů při splnění požadované funkčnosti. 

Vyhodnocení programování softwaru

Programování softwaru představuje zhruba polovinu úsilí vynakládaného u typického automatizačního projektu. Nicméně čas potřebný k naprogramování řídicího prvku a požadovaná míra odborných znalostí se mohou výrazně lišit v závislosti na programovacím softwaru řídicího prvku. Při posuzování programovacího softwaru řídicího prvku uplatněte tato hlediska:

  • snadnost programování;
  • vlastní preference a komfort práce;
  • časovou a finanční investici;
  • dostupnost zdrojů pro zaškolení;
  • protokolování dat a vzdálený přístup. 

Jednoduchý a někdy bezplatný software s omezenými programovacími instrukcemi pokrývá většinu aplikací, pro něž jsou vhodné tyto malé řídicí prvky. S narůstáním rozměrů a se zvyšováním složitosti strojů se využívají středně velké a větší řídicí prvky PLC nabízející softwarové platformy, na kterých trvá déle naučit se pracovat než u jejich jednodušších protějšků.

Výběr softwaru pro programování řídicího prvku často souvisí s vlastními preferencemi uživatele a komfortem práce. Zatímco volba vhodného hardwaru je určována požadavky aplikace, výběr softwaru je obvykle subjektivním rozhodnutím. Většina firem by měla dbát na používání standardní platformy softwaru pro programování řídicího prvku společně s konzistentními metodami programování.

Uživatelé by měli při výběru programovacího softwaru zvážit dostupnost zdrojů pro zaškolení. Existují obrovské knihovny technických informací a na internetu jsou dostupné uživatelské příručky.

Po napsání softwarového programu je nutno jej testovat. Programovací software by měl mít schopnost zobrazovat odezvu smyčky PID a polohovací profily a simulovat funkčnost jiného softwaru. Zabudované projektové simulátory mohou ušetřit spoustu času tím, že umožní testování kódu bez přítomnosti hardwaru nebo ještě před nahráním kódu do stávajícího systému.

Pro výběr správného hardwaru a programovacího softwaru pro řídicí prvek existuje mnoho kritérií a pravděpodobně nelze určit jedinou správnou metodu výběru řídicího prvku. Je lepší zvolit rodinu řídicích prvků, které jsou schopné zvládat komplexní soubor požadavků firmy. 

Jeff Payne je produktový manažer pro skupinu automatizačních řídicích prvků společnosti AutomationDirect. Upravila Emily Guentherová, zástupkyně obsahového ředitele, Control Engineering, CFE Media, Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript..

Control Engineering Česko

Control Engineering Česko je přední časopis o průmyslové automatizaci. Je vydáván v licenci amerického Control Engineering, které poskytuje novinky z této oblasti více než 60 let.

www.controlengcesko.com