Þegar forritanleg rökstýringarkerfi (PLC) er hannað er fyrsta skrefið að skilgreina stjórnunarstefnuna; næsta skref felur í sér verkfræðilegt val á tilteknum PLC vélbúnaði. Eiginleikar ferlisflæðisins og sértækar umsóknarkröfur þjóna sem aðalgrundvöllur þessa valferlis. PLC og tengdur búnaður þess ætti að vera samþættur og staðlaður, valinn í samræmi við meginreglur um óaðfinnanlega samþættingu í heildar iðnaðarstýringarkerfinu og auðvelda hagnýtri stækkun. Valið PLC kerfi ætti að vera þroskuð og áreiðanleg lausn með sannað afrekaskrá yfir farsælan rekstur innan viðkomandi iðnaðargeirans. Ennfremur verða vélbúnaðarstillingar kerfisins, hugbúnaðarmöguleikar og virknieiginleikar að passa á viðeigandi hátt við umfang aðstöðunnar og sérstakar stjórnunarkröfur. Þekking á PLC, aðgerðatöflum og viðeigandi forritunarmálum hjálpar til við að draga verulega úr forritunartíma. Þess vegna, meðan á verkfræðilegu vali og mati stendur, er nauðsynlegt að framkvæma ítarlega greiningu á eiginleikum ferlisins og eftirlitskröfum; í því felst að skilgreina eftirlitsverkefni og umfang skýrt og greina nauðsynlegar aðgerðir og aðgerðir. Í kjölfarið-með hliðsjón af þessum eftirlitskröfum-er hægt að meta nauðsynlegan fjölda inntaks/úttakspunkta (I/O) og minnisgetu og ákvarða nauðsynlegar PLC aðgerðir og forskriftir ytri tækja. Að lokum er markmiðið að velja PLC sem býður upp á hærra verð{10}afköst og að hanna samsvarandi stýrikerfi.
I/O punktamat
Þegar fjöldi I/O punkta er metinn er mikilvægt að hafa viðeigandi framlegð. Venjulega er áætlað I/O talning fengin með því að taka tölfræðilega útreiknaðan fjölda nauðsynlegra punkta og bæta við stækkunarmörkum upp á 10% til 20%. Þegar raunveruleg pöntun er sett, gæti verið nauðsynlegt að námundun á áætlaðri I/O talningu til að samræmast tilteknum vörulýsingum og einingastillingum sem PLC framleiðandi býður upp á.
Minnisgeta
„Minnisgeta“ vísar til heildarstærðar vélbúnaðargeymslueininga sem PLC sjálft veitir, en „forritsgeta“ vísar til tiltekins hluta þess minnis sem notandinn notar. Þar af leiðandi er dagskrárgetan alltaf minni en eða jöfn heildarminni. Á hönnunarstiginu, þar sem umsóknarforrit notandans hefur ekki enn verið skrifað, er nákvæm áætlunargeta óþekkt og aðeins hægt að ákvarða hana eftir að forritið hefur verið villuleitt að fullu. Til að auðvelda valferlið með því að leggja fram sanngjarnt mat á nauðsynlegri geymslu, er heildarminnisgetan venjulega notuð sem umboð fyrir afkastagetu forritsins á hönnunarstigi. Það er engin föst formúla til að áætla nauðsynlega minnisgetu; þó að ýmsar formúlur komi fram í bókmenntum, þá fylgja þær almennt venjulegri nálgun: reiknaðu 10 til 15 sinnum fjölda stafrænna I/O punkta, bættu við 100 sinnum fjölda hliðrænna I/O punkta og notaðu þessa summa sem heildarorðafjölda (þar sem eitt orð jafngildir 16 bitum) fyrir minnið. Auk þess ætti að taka með í reikninginn öryggisbil sem jafngildir 25% af þessu reiknaða gildi.
Val á stjórnunaraðgerðum
Þetta valferli felur í sér að velja tiltekna eiginleika eins og reikniaðgerðir, stýriaðgerðir, samskiptagetu, forritunareiginleika, greiningartæki og vinnsluhraða.
1. Reikniföll
Reikniaðgerðir einfaldra forritanlegra rökfræðistýringa (PLC) innihalda venjulega grunn rökfræðiaðgerðir, tímasetningu og talningaraðgerðir. Staðlaðar PLCs útvíkka þetta til að fela í sér aðgerðir eins og gagnaskipti og samanburð. Flóknari reikningsgetu nær yfir algebruaðgerðir og gagnaflutningsaðgerðir. Stór-PLCs innihalda enn frekar hliðræn PID-stýringaralgrím og aðrar háþróaðar stærðfræðilegar aðgerðir. Með tilkomu opinna kerfa eru nútíma PLCs almennt búnar samskiptamöguleikum; tilteknar vörur kunna að bjóða upp á samskipti við lægri-tæki, jafningja-til-jafningjasamskipti við önnur PLC, samskipti við hærra-hýsingarkerfi eða gagnaskiptagetu við verksmiðju-breiður eða fyrirtækjanet. Þegar þú velur líkan á hönnunarstigi ætti að byggja valið á sérstökum kröfum raunverulegrar umsóknar, velja aðeins þær reikniaðgerðir sem eru sannarlega nauðsynlegar. Í flestum umsóknaraðstæðum duga grunnrökfræðiaðgerðir, tímasetningar og talningaraðgerðir; sum forrit gætu krafist gagnaflutnings og samanburðargetu; en algebruaðgerðir, tölulegar umbreytingar og PID-stýringaralgrím eru venjulega frátekin fyrir forrit sem fela í sér greiningu og stjórnun á hliðstæðum merkjum. Aðgerðir eins og afkóðun og kóðun eru nauðsynlegar þegar þörf er á gagnaskjámöguleikum.
2. Stjórnunaraðgerðir
Stýringaraðgerðir ná yfir reiknirit eins og PID-stýringu, straum-áframuppbót og hlutfallsstýringu; tilteknar aðgerðir sem valdar ættu að vera ákvarðaðar út frá nákvæmum eftirlitskröfum umsóknarinnar. Þar sem PLC eru fyrst og fremst hönnuð fyrir raðræna rökstýringu, eru hliðræn stjórnunarverkefni í flestum tilfellum venjulega meðhöndluð með því að nota sérstaka einn-lykkju eða fjöl-lykkjustýringu. Að öðrum kosti eru sérhæfðar greindar I/O einingar stundum notaðar til að framkvæma sérstakar stjórnunaraðgerðir-stefnu sem þjónar til að auka heildarvinnsluhraða PLC og varðveita innra minnisgetu. Dæmi um slíkar sérhæfðar einingar eru PID-stýringareiningar, háhraðateljarar, hliðrænar inntakseiningar með hraðauppbót og ASCII umreikningseiningar.
3. Samskiptaaðgerðir
PLC kerfi í meðalstórum-til-stærri mæli- ættu að styðja margs konar vettvangsrútur og staðlaðar samskiptareglur (svo sem TCP/IP). Ennfremur, þegar forritið krefst þess, ættu þessi kerfi að vera fær um að koma á tengingum við stjórnunarnet verksmiðjunnar (í gegnum TCP/IP). Samskiptareglur skulu vera í samræmi við ISO/IEEE samskiptastaðla og skulu mynda opið samskiptanet.
Samskiptaviðmót forritanlegra rökstýringarkerfis (PLC) skulu innihalda rað- og samhliða samskiptaviðmót, RIO samskiptatengi, algeng DCS tengi og þess háttar. Fyrir miðlungs-til-stór- PLC kerfi skulu samskiptarúturnar (þar á meðal tengitæki og snúrur) stilla með 1:1 offramboði; þessir fjarskiptavagnar skulu uppfylla alþjóðlega staðla og fjarskiptasvið þeirra skal uppfylla raunverulegar kröfur viðkomandi aðstöðu.
Innan samskiptanets PLC kerfisins skal samskiptahraði efri-netkerfisins fara yfir 1 Mbps og samskiptaálagið skal ekki fara yfir 60%. Helstu form samskiptaneta fyrir PLC kerfi eru sem hér segir:
1) PC virkar sem aðalstöð, en margar PLCs af sömu gerð virka sem þrælastöðvar og mynda einfalt PLC net;
2) Einn PLC virkar sem aðalstöð, en önnur PLC af sömu gerð virka sem þrælastöðvar og mynda master-slave PLC net;
3) PLC netið tengist stórum-DCS í gegnum tiltekið netviðmót, sem virkar sem undirnet DCS;
4) Sérstakt PLC net (samskiptanet sem er sérstakt fyrir PLC vörur tiltekins framleiðanda).
Til að létta á samskiptaálagi á örgjörvanum-og byggt á raunverulegum kröfum netkerfisstillingarinnar ætti að velja-samskiptaörgjörva sem eru búnir ýmsum samskiptamöguleikum (td punkt-til-punkt, fieldbus).
4. Forritunaraðgerðir
Ótengdur forritunarhamur: Í þessari stillingu deila PLC og forritunartækið einum örgjörva. Þegar forritunartækið er í „forritunarham“ tileinkar örgjörvinn þjónustu sína eingöngu forritunartækinu og stjórnar ekki vettvangstækjum. Þegar forritun er lokið, skiptir forritunartækið yfir í „keyrsluham“, á þeim tímapunkti tekur örgjörvinn aftur stjórn á vettvangstækjunum og ekki er hægt að framkvæma forritunaraðgerðir. Ótengd forritunarhamur getur dregið úr kerfiskostnaði, þó að það gæti verið minna þægilegt fyrir notkun og kembiforrit. Forritunarhamur á netinu: Í þessum ham hafa örgjörvi og forritunarbúnaður hver sinn sérstaka örgjörva. Hýsingarforritinn ber ábyrgð á sviðstýringaraðgerðum og skiptist á gögnum við forritunartækið innan einnar skannalotu; forritunarbúnaðurinn sendir nýstofnaða eða breyttu forritsgögnin til hýsilörgvélarinnar, og í síðari skönnunarlotu framkvæmir hýsilörgjörvi kerfisrökfræði byggt á nýlega mótteknu forriti. Þó að þessi háttur hafi meiri kostnað í för með sér, býður hann upp á meiri þægindi fyrir kerfisvillu og notkun og er oft tekin upp í miðlungs-til-stórum- PLC kerfum. Það eru fimm stöðluð forritunarmál: þrjú grafísk tungumál-Sequential Function Charts (SFC), Ladder Diagrams (LD) og Function Block Diagrams (FBD)-og tvö texta-tungumál-Leiðbeiningarlistar (IL) og Structured Text (ST). Valið forritunarmál ætti að vera í samræmi við viðeigandi staðal (IEC 61131-3); ennfremur ætti það að styðja ýmis önnur forritunarform - eins og C, Basic o.s.frv. - til að uppfylla sérstakar eftirlitskröfur sérhæfðra forrita.
5. Greiningaraðgerðir
Greiningargeta forritanlegs rökstýringar (PLC) nær yfir bæði vélbúnaðar- og hugbúnaðargreiningu. Vélbúnaðargreiningar nota vélbúnaðar-rökfræði til að ákvarða staðsetningu vélbúnaðarbilana, en hugbúnaðargreining er flokkuð í innri og ytri greiningu. Innri greining felur í sér að nota hugbúnað til að meta innri frammistöðu og virkni PLC; ytri greining felur í sér að nota hugbúnað til að meta gagnaskiptagetu milli örgjörva PLC og ytri íhluta, svo sem inntak/úttak (I/O) eininga.
Sterkleiki greiningaraðgerða PLC hefur bein áhrif á tæknikunnáttu sem krafist er af rekstrar- og viðhaldsstarfsmönnum, sem og meðaltíma til viðgerðar (MTTR).
6. Vinnsluhraði
Forritanleg rökstýring starfar með því að nota-skönnunarkerfi. Frá sjónarhóli-rauntímakrafna um frammistöðu ætti vinnsluhraði að vera eins hraður og mögulegt er; ef lengd inntaksmerkis er styttri en skannatími PLC getur stjórnandinn ekki greint merkið, sem leiðir til taps á gögnum.
Vinnsluhraði er undir áhrifum af þáttum eins og lengd notendaforritsins, vinnslugetu örgjörvans og gæðum hugbúnaðarins. PLCs eru með hraðan snertiviðbragðstíma og háan rekstrarhraða, þar sem framkvæmdartími hverrar tvöfaldrar leiðbeiningar er venjulega á bilinu 0,2 til 0,4 míkrósekúndur (µs); þar af leiðandi henta þau vel- fyrir forrit sem krefjast strangrar stjórnunar og hraðsvörunar. Skannalotan (skannatími örgjörva) ætti að uppfylla eftirfarandi skilyrði: fyrir PLCs í litlum-skala skal skannatíminn ekki fara yfir 0,5 ms á 1.000 leiðbeiningar (0,5 ms/K); fyrir miðlungs-til-stórar-PLCs ætti skannatíminn ekki að fara yfir 0,2 ms á hverjar 1.000 leiðbeiningar (0,2 ms/K).
Tegundir stjórna
Byggt á líkamlegri uppbyggingu þeirra eru PLCs í stórum dráttum flokkaðar í tvo flokka: samþættar (einblokkar) gerðir og mátgerðir. Byggt á rekstrarumhverfi þeirra eru þær flokkaðar í tvo flokka: sviðs-uppsettar einingar og stjórnunar-herbergis-uppsettar einingar. Ennfremur, byggt á lengd örgjörva orða, eru þau flokkuð í 1-bita, 4-bita, 8-bita, 16-bita, 32-bita og 64-bita kerfi. Frá sjónarhóli forrita- eru PLCs venjulega valdir út frá sértækum stjórnunaraðgerðum þeirra eða nauðsynlegum fjölda inntaks/úttakspunkta. Samþættir -forritanlegir rökstýringar (PLC) eru með fastan fjölda inn/út punkta; þar af leiðandi hafa notendur takmarkaðan sveigjanleika í vali sínu, sem gerir þá hentuga fyrir stjórnkerfi í litlum mæli. Modular-gerð PLCs, öfugt, bjóða upp á breitt úrval af I/O kortum eða plug-in einingar, sem gerir notendum kleift að velja og stilla á skynsamlegan hátt tiltekinn fjölda I/O punkta sem þarf fyrir stjórnkerfi þeirra. Þessi mát auðveldar þægilega og sveigjanlega virkni stækkun, sem gerir þau almennt hentug fyrir meðalstór til stór stjórnkerfi.
Inntak/úttaksgerðir
Stöðug merki (skiptamagn): Þetta vísa fyrst og fremst til stakra inntaka og stakra útganga, -sérstaklega, aukatengiliða sem tengjast ýmsum tækjum. Sem dæmi má nefna aukatengi gengis innan hitastýringar spenni (sem skipta um stöðu þegar spennir ofhitnar), hjálparsnertur kamburrofa ventils (sem skipta um stöðu þegar loki opnast eða lokar), hjálparsnertir tengibúnaðar (sem skipta um stöðu þegar tengibúnaðurinn virkar) og stöðu hjálparsnertisins (sem skipta um yfirálag) ferðir). Þessi merki eru venjulega send til PLC eða alhliða verndarbúnaðar. Aflgjafinn fyrir þessa tengiliði er almennt veittur af PLC eða verndarbúnaðinum sjálfum; þar sem tengiliðir búa ekki yfir eigin innri aflgjafa er vísað til þeirra sem „óvirkra tengiliða“ (eða „þurra tengiliða“) og flokkast sem stakur inntak í samhengi PLC eða verndarbúnaðar.
1. Stafrænt magn
Líkamlegt magn sem er stakt-bæði hvað varðar tíma og stærð-er kallað stafrænt magn. Merkin sem tákna þessar stafrænu stærðir eru kölluð stafræn merki. Rafrásir sem eru hannaðar til að nota stafræn merki eru þekktar sem stafrænar hringrásir.
Til dæmis: Þegar rafræn hringrás er notuð til að telja fjölda hluta sem koma frá sjálfvirkri framleiðslulínu, er merki sent til hringrásarinnar fyrir hvern hluta sem afhentur er, sem veldur því að hún skráir talningu á "1." Aftur á móti, þegar engir hlutar eru afhentir, er merkið sem beitt er á hringrásina „0“. Þannig er merkið sem táknar fjölda hluta ósamfellt-bæði tímabundið og magnbundið-sem gerir það að stafrænu merki. Minnsta magneiningin í þessu samhengi er ein eining (1).
2. Analog Magn
Líkamsstærðir sem eru samfelldar-annaðhvort hvað varðar tíma eða stærð-er vísað til sem hliðstæðar stærðir. Merkin sem tákna þessar hliðstæðu stærðir eru kölluð hliðræn merki. Rafeindarásir sem eru hannaðar til að nota hliðræn merki eru þekktar sem hliðrænar hringrásir.
Til dæmis: Spennumerkið sem hitaeining gefur frá sér meðan á notkun stendur er hliðrænt merki. Þar sem hitastigið sem verið er að mæla getur ekki tekið skyndilega stökk undir neinum kringumstæðum, er spennumerkið sem myndast samfellt-bæði tímabundið og magnbundið. Ennfremur hefur hvert sérstakt gildi sem þetta spennumerki tekur á meðan á stöðugu breytingaferli þess stendur, áþreifanlega eðlisfræðilega þýðingu-það samsvarar tilteknu hitastigi. Viðskiptareglur
1. Stafrænn-í-hliðrænn breytir (DAC) er kerfi sem breytir stafrænum merkjum í hliðræn merki; þetta er venjulega náð með -lágrásarsíu. Stafræna merkið fer fyrst í gegnum afkóðun-þ.e.a.s., stafrænu kóðanum er breytt í samsvarandi spennustig til að mynda stiga-líkt merki- og eftir það er það háð lág-passasíu.
Samkvæmt merkja- og kerfiskenningum er hægt að líta á stafræna stigann-líka merkið sem samsöfnun á hugsjóna hvata-sýnishorni og rétthyrndu púlsmerki. Þar af leiðandi, samkvæmt Convolution Theorem, er litróf stafræna merkisins margfeldi litrófs boðmerkisins -sýnishorns og litrófs rétthyrnds púls (þekkt sem Sa fall). Þannig, með því að nota gagnkvæmt Sa fallsins fyrir litrófsuppbót, er hægt að endurheimta upprunalega sýnimerkið úr stafræna merkinu. Ennfremur, samkvæmt Sampling Theorem, gefur það litróf upprunalega hliðræns merkis litróf upprunalega hliðræna merkisins með því að beita fullkominni lág-passasíu á litróf sýnatökumerksins.
Í verklegum útfærslum er þessum fræðilegu meginreglum ekki beitt beint, þar sem það er tæknilega krefjandi að búa til skörp, tilvalin sýnishornsmerki. Þess vegna eru þessi tvö síunarþrep (Sa-aðgerðauppbót og hin fullkomna lág-síusía) venjulega sameinuð (tengd). Þar að auki, þar sem hinir fullkomnu síueiginleikar sem krafist er af þessu kerfi eru líkamlega óframkvæmanlegir, geta raunveruleg kerfi aðeins veitt nálgun á þessu ferli.
2. Analog-to-Digital Converter (ADC) er kerfi sem breytir hliðstæðum merkjum í stafræn merki; þetta ferli felur í sér síun, sýnatöku og geymslu og kóðun.
Hliðstæða merkið fer fyrst í gegnum band-takmarkandi síun og fer í gegnum sýnishorn-og-haldrás og breytist þar með í stiga-líkt merki. Í kjölfarið fer þetta merki í gegnum kóðara, sem breytir hverju sérstöku spennustigi innan stigamerkisins í samsvarandi tvíundarkóða.