انتخاب بهترین PLC – نکات و ترفندها

PLC جزء حیاتی و اساسی سیستم اتوماسیون هر فرآیند صنعتی است، استفاده از PLC زیمنس در فرآیند شما به افزایش بهره وری، قابلیت اطمینان و عملکرد فرآیند شما کمک می کند. اما این مزایا تنها در صورت انتخاب مناسب PLC قابل دستیابی است. انتخاب PLC که به بهترین وجه با برنامه شما مطابقت دارد به فرآیند شما کمک می کند تا به اهداف طراحی شده خود برسد.

PLC چیست؟

PLC ها دستگاه های کنترلی هستند که برای اتوماسیون و کنترل ماشین آلات و فرآیندهای صنعتی استفاده می شوند. از آنها در صنایع مختلف مانند تولید، فرآوری شیمیایی و حمل و نقل برای کنترل و نظارت بر فرآیندهای صنعتی استفاده می شود.

PLC ها را می توان با استفاده از منطق نردبان یا سایر زبان های برنامه نویسی از طریق بسیاری از نرم افزارها و پلتفرم های برنامه نویسی بسته به برند PLC که استفاده می کنید، برنامه ریزی کرد. PLC ها به گونه ای طراحی شده اند که در محیط های سخت مقاومت کنند و برای مدت طولانی به طور قابل اعتماد کار کنند.

چرا PLC در اتوماسیون مهم است؟

PLC ها جزء مهم اتوماسیون هستند زیرا روشی قابل اعتماد و کارآمد برای کنترل فرآیندها و ماشین آلات صنعتی ارائه می دهند.

برخی از مزایای یک PLC عبارتند از:

• PLC ها برای کار در محیط های صنعتی خشن طراحی شده اند و می توانند سطوح بالایی از ارتعاش، شوک و نوسانات دما را تحمل کنند و برای استفاده در اتوماسیون صنعتی ایده آل هستند.
• PLC ها دستگاه های قابل برنامه ریزی هستند، به این معنی که می توان آنها را به راحتی برای انطباق با نیازهای در حال تغییر تولید مجدد برنامه ریزی کرد و آنها را همه کاره و انعطاف پذیر کرد.
• PLC ها در مقایسه با سایر انواع سیستم های اتوماسیون، راه حلی مقرون به صرفه برای اتوماسیون فرآیندهای صنعتی هستند.
• PLC ها در زمان واقعی کار می کنند، به این معنی که می توانند به سرعت به تغییرات در فرآیند یا محیط پاسخ دهند و از کنترل دقیق و دقیق اطمینان حاصل کنند.
• PLC ها به راحتی با سایر اجزای اتوماسیون مانند HMI، سیستم های SCADA و سایر دستگاه های صنعتی ادغام می شوند.

این مزایا و بسیاری موارد دیگر دلیلی است که PLC برای اتوماسیون صنعتی بسیار مهم است.

چگونه بهترین PLC را برای برنامه خود انتخاب کنیم؟

همانطور که قبلاً گفتیم، تمام مزایا و مزایای استفاده از PLC در سیستم اتوماسیون شما تنها در صورتی حاصل می شود که یک PLC مناسب برای کاربرد انتخاب شود.

عدم انتخاب PLC که به بهترین وجه با نیازهای فرآیند شما مطابقت دارد نه تنها باعث از بین رفتن برخی از این مزایا می شود، بلکه ممکن است دلیلی برای جلوگیری از کل فرآیند شما باشد.

عواملی برای انتخاب PLC مناسب

هنگام انتخاب یک PLC برای سیستم شما فاکتورهای زیادی باید در نظر گرفته شود که برخی از این عوامل عبارتند از:

الزامات برنامه خود را تعریف کنید
به عنوان مثال، اگر می‌خواهید یک سیستم نوار نقاله را کنترل کنید، ممکن است به یک PLC با تعداد نقاط ورودی/خروجی بالا برای کنترل بسیاری از سنسورها و محرک‌های مورد استفاده نیاز داشته باشید.

همچنین ممکن است برای نظارت دقیق بر سرعت نوار نقاله به یک PLC نیاز داشته باشید که از شمارش با سرعت بالا پشتیبانی می کند.

قدرت پردازش مورد نیاز را تعیین کنید
اگر یک فرآیند پیچیده را با چند مرحله کنترل می کنید، ممکن است برای اجرای کارآمد برنامه به یک PLC با قدرت پردازش بالاتر نیاز داشته باشید.

با این حال، اگر فرآیند شما نسبتاً ساده باشد، ممکن است بتوانید از یک PLC با قدرت پردازش کمتر استفاده کنید.

ماژول های ورودی/خروجی مناسب را انتخاب کنید
به عنوان مثال، اگر فرآیندی را کنترل می کنید که نیاز به نظارت بر دما دارد، ممکن است به ماژول های ورودی/خروجی آنالوگ برای کنترل سنسورهای دما نیاز داشته باشید.

اگر فرآیندی را کنترل می‌کنید که به کنترل حرکت نیاز دارد، ممکن است به ماژول‌های ورودی/خروجی نیاز داشته باشید که از مدولاسیون عرض پالس (PWM) پشتیبانی می‌کنند تا سرعت موتورها را کنترل کنند.

یک ارتباط مناسب را انتخاب کنید

فرآیند شما به احتمال زیاد دارای اجزای زیادی خواهد بود که باید با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. به احتمال زیاد PLC شما نیاز به برقراری ارتباط با اکثر آنها یا نه همه آنها دارد.

شما باید مطمئن شوید که PLC می تواند با شرکای مورد نیاز در فرآیند شما ارتباط برقرار کند.

محیط زیست را در نظر بگیرید
اگر PLC شما در محیطی با سطوح بالای گرد و غبار یا رطوبت کار می کند، ممکن است به یک PLC با درجه حفاظت بالاتر مانند IP67 یا NEMA 4X نیاز داشته باشید.

اگر PLC شما در محیطی با دمای بالا کار می کند، ممکن است به یک PLC با فن داخلی یا هیت سینک بزرگتر نیاز داشته باشید.

مقایسه مدل های مختلف PLC و فروشندگان
می توانید مدل های مختلف فروشندگانی مانند زیمنس، آلن برادلی یا میتسوبیشی الکتریک (یا مارک های دیگر را مقایسه کنید، در این مقاله در مورد این 3 مارک PLC صحبت خواهیم کرد). همچنین ممکن است عواملی مانند در دسترس بودن قطعات یدکی و لوازم جانبی، هزینه PLC و سطح پشتیبانی ارائه شده توسط فروشنده را در نظر بگیرید.

اینها فقط برخی از عواملی هستند که می توانید در نظر بگیرید، بسته به کاربرد شما، برخی از این نکات می تواند برای شما بسیار مهم باشد یا اصلاً وجود نداشته باشد، همچنین عوامل دیگری نیز ممکن است مورد توجه باشند.

نمونه هایی از انتخاب PLC برای پروژه شما

در اینجا ما دو پروژه مبتنی بر PLC را برای درک آسان مفهوم با 3 سازنده PLC مورد بحث قرار خواهیم داد.

PLC مثال 1

فرض کنید که باید فرآیندی را کنترل کنید که شامل مخلوط کردن و گرم کردن مواد شیمیایی در آزمایشگاه است.

شما شرایط زیر را دارید:

• 20 کانال ورودی آنالوگ برای نظارت بر دما و فشار فرآیند
• 10 کانال ورودی دیجیتال برای نظارت بر وضعیت شیرها و کلیدها
• 15 کانال خروجی آنالوگ برای کنترل عناصر گرمایشی و پمپ ها
• 5 کانال خروجی دیجیتال برای کنترل سوپاپ ها و سوئیچ ها
• پشتیبانی از ارتباط اترنت با رایانه شخصی برای ثبت اطلاعات و نظارت از راه دور
• قدرت پردازش بالا برای اجرای الگوریتم کنترل در زمان واقعی
• اندازه جمع و جور برای قرار گرفتن در یک کنترل پنل کوچک
• قابلیت کار در محیط آزمایشگاهی با درجه حرارت و رطوبت متوسط

بر اساس این الزامات، می توانید چندین مدل PLC از فروشندگان مختلف را در نظر بگیرید، مانند:

زیمنس S7-1200

PLC S7-1200 زیمنس از چندین کانال ورودی و خروجی آنالوگ و همچنین ارتباط اترنت و خروجی های پالس با سرعت بالا پشتیبانی می کند.

زیمنس S7-1200 دارای اندازه جمع و جور و یک وب سرور داخلی برای دسترسی از راه دور است. برای کاربردهای کوچک تا متوسط ​​مناسب است و هزینه متوسطی نیز دارد.

آلن برادلی CompactLogix 5370

Allen-Bradley CompactLogix 5370 PLC همچنین از چندین ورودی آنالوگ و کانال های خروجی آنالوگ و همچنین ارتباط اترنت و خروجی های پالس با سرعت بالا پشتیبانی می کند.

CompactLogix 5370 دارای اندازه جمع و جور و طراحی ماژولار برای گسترش آسان است. برای کاربردهای متوسط ​​تا بزرگ مناسب است اما هزینه بیشتری دارد.

میتسوبیشی الکتریک FX5U

Mitsubishi Electric FX5U PLC می‌تواند ورودی‌های آنالوگ و خروجی‌های آنالوگ مورد نیاز و همچنین ارتباط اترنت و خروجی‌های پالس پرسرعت را پشتیبانی کند.

Mitsubishi Electric FX5U دارای اندازه جمع و جور و یک وب سرور داخلی برای دسترسی از راه دور است. برای کاربردهای کوچک تا متوسط ​​مناسب است و هزینه کمتری دارد.

آن 3 PLC را می توان با برنامه شما استفاده کرد. این به شما بستگی دارد که انتخاب کنید کدام یک مناسب تر است. البته این فقط یک مثال است، مدل های بسیار بیشتری از این برندها و سایر فروشندگان را می توان با این اپلیکیشن استفاده کرد.

PLC مثال 2

بیایید مثال دیگری را در نظر بگیریم. فرض کنید که باید یک فرآیند تولید در مقیاس بزرگ را کنترل کنید که شامل ماشین‌ها و سیستم‌های متعدد است.

شما شرایط زیر را دارید:

• 500 کانال ورودی دیجیتال برای نظارت بر سنسورها و سوئیچ های مختلف
• 250 کانال خروجی دیجیتال برای کنترل سوپاپ ها، موتورها و سایر محرک ها
• پشتیبانی از پروتکل های ارتباطی متعدد، از جمله اترنت/IP، Modbus TCP و Profibus.
• قدرت پردازش بالا برای اجرای الگوریتم های کنترل پیچیده و مدیریت حجم زیادی از داده ها
• ویژگی های افزونگی و تحمل خطا برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد
• مقیاس پذیری و توسعه پذیری برای سازگاری با رشد و تغییرات آتی
• قابلیت کار در محیط های صنعتی با سطوح بالای گرد و غبار و لرزش

بر اساس این الزامات، می توانید چندین مدل PLC از فروشندگان مختلف را در نظر بگیرید، مانند:

زیمنس S7-400H

زیمنس S7-400H PLC تا 2048 نقطه ورودی/خروجی را پشتیبانی می کند و دارای قدرت پردازش بالا، ویژگی های افزونگی و پشتیبانی از پروتکل های ارتباطی متعدد است. برای کاربردهای بزرگ مناسب است و هزینه بالایی دارد.

Allen-Bradley ControlLogix 5570

ControlLogix 5570 PLC تا 32000 نقطه ورودی/خروجی را پشتیبانی می کند و دارای قدرت پردازش بالا، ویژگی های افزونگی و پشتیبانی از پروتکل های ارتباطی متعدد است.

ControlLogix 5570 دارای طراحی ماژولار برای گسترش آسان است و برای کاربردهای در مقیاس بزرگ مناسب است. هزینه بالایی دارد.

میتسوبیشی الکتریک iQ-R

Mitsubishi Electric iQ-R PLC تا 4096 نقطه ورودی/خروجی را پشتیبانی می کند و دارای قدرت پردازش بالا، ویژگی های افزونگی و پشتیبانی از پروتکل های ارتباطی متعدد است.

میتسوبیشی الکتریک iQ-R دارای طراحی ماژولار برای گسترش آسان است و برای کاربردهای در مقیاس بزرگ مناسب است. هزینه متوسطی دارد.

چه زمانی PLC دیگر برای برنامه شما مناسب نیست؟

ببینید، حتی با وجود این مزیت‌های بسیار زیاد PLC‌ها، گاهی اوقات PLC بهترین انتخاب برای برنامه شما نخواهد بود، در اینجا چند نمونه از زمانی که PLC دیگر برای برنامه شما مناسب نیست آورده شده است:

پیچیدگی برنامه

اگر برنامه شما برای PLC بسیار پیچیده شده است، ممکن است لازم باشد راه حل های دیگری را در نظر بگیرید.

به عنوان مثال، اگر شما نیاز به کنترل یک سیستم رباتیک پیچیده با محورهای حرکتی متعدد و سنجش مبتنی بر بینایی دارید، یک PLC ممکن است بهترین انتخاب نباشد.

مقیاس پذیری و گسترش پذیری

اگر برنامه شما احتمالاً در طول زمان رشد کرده و تغییر می‌کند، ممکن است نیاز باشد راه‌حل‌های دیگری را در نظر بگیرید که به راحتی قابل مقیاس‌بندی و گسترش باشند.

اگر نیاز به اضافه کردن تعداد زیادی نقطه ورودی/خروجی یا پشتیبانی از پروتکل های ارتباطی اضافی دارید، ممکن است PLC بهترین انتخاب نباشد.

کارکرد تخصصی

اگر برنامه شما به عملکرد خاصی نیاز دارد که در PLC موجود نیست، ممکن است لازم باشد راه حل های دیگری را در نظر بگیرید.

برای مثال، اگر نیاز به کنترل حرکت پیشرفته یا جمع‌آوری داده‌های با سرعت بالا دارید، یک کنترل‌کننده حرکت یا سیستم جمع‌آوری داده‌های اختصاصی ممکن است انتخاب بهتری باشد.

هزینه

هزینه همیشه مورد توجه است. اگر یک PLC برای برنامه شما بسیار گران است، ممکن است لازم باشد راه حل های دیگری را در نظر بگیرید که مقرون به صرفه تر هستند.

جایگزین PLC چه خواهد بود؟

جایگزین PLC به نیازهای خاص برنامه شما بستگی دارد. در اینجا چند نمونه از راه حل های جایگزین آورده شده است:

سیستم های کنترل مبتنی بر کامپیوتر

یک سیستم کنترل مبتنی بر رایانه شخصی می تواند سطح بالایی از قدرت پردازش، قابلیت های گرافیکی پیشرفته و پشتیبانی از پروتکل های ارتباطی متعدد را ارائه دهد.

این سیستم‌ها از نرم‌افزار برای انجام عملکردهای کنترلی استفاده می‌کنند و معمولاً برای ارتباط با حسگرها و محرک‌ها به ماژول‌های I/O یا کارت‌های رابط تخصصی نیاز دارند.

سیستم های کنترل توزیع شده

یک سیستم کنترل توزیع شده (DCS) شامل چندین کنترلر است که از طریق یک شبکه با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند.

هر کنترل کننده مسئول بخش خاصی از برنامه است و سیستم به طور کلی می تواند سطح بالایی از افزونگی و تحمل خطا را ارائه دهد.

کنترل کننده های اتوماسیون قابل برنامه ریزی

یک کنترل کننده اتوماسیون قابل برنامه ریزی (PAC) ویژگی های یک PLC و یک سیستم کنترل مبتنی بر PC را ترکیب می کند.

این کنترلرها قابلیت های برنامه نویسی پیشرفته، پشتیبانی از پروتکل های ارتباطی متعدد و سطح بالایی از قدرت پردازش را ارائه می دهند.

کنترل کننده های حرکتی اختصاصی

اگر برنامه شما شامل کنترل حرکت پیشرفته است، یک کنترل کننده حرکت اختصاصی ممکن است انتخاب بهتری نسبت به PLC باشد.

این کنترلرها عملکرد پیشرفته ای را برای کنترل موتورهای سروو و پله ای ارائه می دهند و برای کاربردهای کنترل حرکت با سرعت بالا و با دقت بالا طراحی شده اند.

به طور خلاصه، چندین راه حل جایگزین برای PLC وجود دارد و بهترین انتخاب به نیازهای خاص برنامه شما بستگی دارد.

نمونه هایی که ممکن است PLC بهترین انتخاب نباشد

فرض کنید در حال توسعه یک دستگاه بسته بندی با سرعت بالا برای یک کارخانه فرآوری مواد غذایی هستید. دستگاه نیاز به رسیدگی به فرمت‌ها و مواد بسته‌بندی متعدد دارد و به کنترل حرکت با سرعت بالا و موقعیت‌یابی دقیق اجزای بسته‌بندی نیاز دارد. علاوه بر این، دستگاه نیاز به جمع آوری داده ها از سنسورها و دوربین های مختلف برای اطمینان از کنترل کیفیت و قابلیت ردیابی دارد.

در این مورد، یک پی ال سی زیمنس ممکن است بهترین انتخاب نباشد زیرا ممکن است نتواند الزامات کنترل حرکت با سرعت بالا و حسگری مبتنی بر دید پیشرفته مورد نیاز برای کنترل کیفیت را انجام دهد. یک کنترل کننده حرکت اختصاصی و یک سیستم کنترل مبتنی بر رایانه ممکن است برای این برنامه مناسب تر باشند، زیرا می توانند قدرت پردازش لازم و عملکرد پیشرفته را ارائه دهند.

همچنین، اگر ماشین نیاز به ادغام با سایر سیستم‌های کارخانه، مانند سیستم برنامه‌ریزی منابع سازمانی (ERP) یا سیستم اجرای تولید (MES) داشته باشد، ممکن است PLC بهترین انتخاب نباشد. در این مورد، یک سیستم کنترل توزیع شده (DCS) یا یک کنترل کننده اتوماسیون قابل برنامه ریزی (PAC) ممکن است انتخاب بهتری باشد، زیرا می توانند اتصال و قابلیت های مدیریت داده لازم را ارائه دهند.

نتیجه گیری

• PLCها اجزای بسیار حیاتی فرآیندهای صنعتی و اتوماسیون هستند.
• PLC ها مزایای بسیاری را برای فرآیندهای شما فراهم می کنند، از جمله قابلیت اطمینان بالا، عملکرد بهتر و هزینه کمتر.
• فقط با انتخاب PLC مناسب برنامه شما می توانید این مزایا و مزایای ذکر شده را دریافت کنید.
• هنگام انتخاب PLC برای برنامه شما باید عوامل زیادی در نظر گرفته شود.
• گاهی اوقات یک PLC برای کاربرد شما مناسب نیست، در این مورد باید راه حل های دیگری را در نظر گرفت، همانطور که DCS، PAC یا سیستم
• های کنترل حرکت اختصاصی باید در نظر گرفته شود.