Print

Jak vybrat pro každou aplikaci ten nejvhodnější řídicí prvek

-- 23.05.17

Vezměte v úvahu funkce a typické aplikace průmyslových řídicích prvků, abyste lépe rozuměli tomu, který typ řídicího prvku je pro jednotlivé aplikace vhodný. Potřebujete programovatelný logický automat PLC (Programmable Logic Controller), programovatelný řídicí automat PAC (Programmable Automation Controller) nebo průmyslové PC (IPC)? Podívejte se na srovnávací tabulku PLC, PAC a IPC.

Aplikace využívající automatizační řídicí prvky jsou velmi rozšířené. Stejně tak se široce překrývají schopnosti programovatelných logických automatů (PLC), programovatelných řídicích automatů (PAC) a průmyslových PC (IPC). Většina těchto řídicích prvků bude do různé míry použitelná v aplikacích diskrétního, procesního a hybridního řízení. Jaká kritéria byste si ale měli zvolit pro výběr toho správného řídicího prvku pro danou aplikaci (viz obrázek 1)?

Abyste lépe rozuměli tomu, který řídicí prvek je pro určitou aplikaci nejvhodnější, popisujeme prolínající se funkce automatizačních řídicích prvků, kterých byste si měli všímat. Přezkoumáním typických aplikací můžeme poukázat na podobnosti a rozdíly mezi těmito řídicími prvky. 

Pochopení druhů řídicích systémů

Protože výběr řídicích prvků je velmi široký, je důležité znát základy různých typů řídicích prvků. Dokonce i v rámci určitého typu řídicího prvku, jako je PLC, může existovat několik rodin řídicích prvků, od základních až po špičkové, s velmi odlišnou nabídkou funkčností mezi jednotlivými rodinami. Základními typy řídicích prvků jsou: 

  • PLC – původní náhrada relé, kterou to vše téměř před 50 lety začalo. Jsou vhodné pro řízení široké řady aplikací. I když jsou dostupné v mnoha formátech s pevnými vstupy/výstupy (I/O) s minimální možností rozšíření (často nazývané „cihlové“, tj. „brick“ PLC), nejobvyklejším formátem je odolné modulární stojanové provedení umožňující flexibilní konfiguraci I/O v závislosti na požadavcích systému. Procesor CPU (Central Processing Unit) prvku PLC je obvykle speciálně navrženým řídicím prvkem s omezenými možnostmi komunikace po sériovém a ethernetovém spojení. Prvky PLC obvykle využívají programování s liniovými schématy, ačkoli jsou často k dispozici také jiné možnosti, a jde o cenově velmi atraktivní řešení řízení strojů. 
  • Prvek PAC je v podstatě PLC nové generace. I když mají tyto řídicí prvky podobný formát a provedení jako PLC, novější technologie v PAC čerpají z inovací u běžných počítačů a mobilních zařízení a rozšiřují záběr funkčnosti PAC. Prvky PAC mají oproti PLC obvykle rozšířené možnosti komunikace a protokolování dat. Prvky PAC rovněž nabízejí celou řadu možností programování, obvykle na bázi programovacího standardu IEC 61131-3, který rozšiřuje možnosti řízení do vysoce náročných aplikací. Ale i přes dostupnost vyspělého programování jsou kořeny prvků PLC stále v liniových schématech.
  • IPC je počítač PC postavený tak, aby spolehlivě pracoval v průmyslovém prostředí. Protože jsou však k dispozici novější a menší komponenty a kompaktnější operační systémy, IPC už nevypadají jako stolní počítače, a dokonce ani jako panelové počítače, což byly dva nejběžnější formáty. 

IPC jsou nyní konstruovány pro montážní lištu DIN nebo do stojanu a šetří tím v aplikaci místo. Protože IPC je v podstatě počítačem PC, jeho teoretickému maximálnímu výpočetnímu výkonu a schopnostem komunikace a ukládání dat nemohou prvky PLC nebo PAC konkurovat. 

Některé rané verze IPC sklízely silnou kritiku, protože nebyly tak odolné, jak by měly být, a protože jejich operační systémy byly velmi nestabilní. Dnešní verze jsou však na tom o hodně lépe. 

Porovnání funkcí řídicích prvků

Při výběru řešení řízení vstupuje do hry mnoho aspektů a vše začíná aplikací. Pro adekvátní specifikování požadovaných funkcí je důležité plně pochopit potřeby aplikace a požadované výsledky, které má řídicí systém poskytovat. 

Řídicí prvky mohou nabízet širokou řadu funkcí, přičemž mohou být požadovány jednoduché základní specifikace (např. celkový počet I/O), stejně jako velice podrobné specifikace (například schopnost práce s daty). Při výběru řídicího prvku pro jednotlivé aplikace přihlédněte k funkcím uvedeným v tabulce 1

Mějte na paměti, že tato hodnocení jsou jen subjektivní a výsledky se mohou lišit.

Sériová komunikace je v průmyslových aplikacích dobře zavedená a zůstane zde i do budoucna. Pomocí sériové komunikace je možno efektivně komunikovat s mnoha standardními zařízeními prostřednictvím digitálních datových připojení RS-232 a RS-485. Komunikace po Ethernetu si však z toho už svůj díl ukrojila a její podíl bude stále větší v aplikacích průmyslového internetu věcí (IIoT) a v dalších webových aplikacích. Kromě toho, že je připojení po síti Ethernet vhodné pro průmyslový internet věcí, může komunikovat také se standardními zařízeními pomocí běžného připojení 10/100 Mbps. 

Komunikace s využitím standardních protokolů umožňuje hovořit s obvyklými průmyslovými zařízeními pomocí oblíbených protokolů, jako je Modbus RTU, Modbus TCP, EtherNet/IP, Profinet, apod. Komunikace pomocí speciálních protokolů umožňuje řídicím prvkům hovořit s nestandardními průmyslovými zařízeními prostřednictvím protokolů psaných na zakázku, které se spouštějí v řídicím prvku. 

Musí být rovněž k dispozici dostatečné množství paměti pro program a I/O řídicího prvku a pro ukládání aplikačních datových souborů, názvů značek, popisů apod. Volba adekvátního CPU zajistí, aby měl řídicí prvek výpočetní výkon potřebný k práci v dané aplikaci, včetně rychlých skenovacích dob, řízení dat a komunikace či dalších funkcí. 

Jednoduché programování přináší přehledné prostředí pro řízení základních strojů a systémů, obvykle pomocí jednoho jazyka, například liniových schémat. Pokročilé programování přináší flexibilnější, ale také složitější uživatelské rozhraní, a to s nejrůznějšími možnostmi programování, včetně liniových schémat, strukturovaného textu, funkčních schémat a seznamu instrukcí. 

Integrované protokolování dat poskytuje schopnost protokolovat datové body ze systémových I/O přímo do paměti PLC (viz obrázek 2). Přístup k datům pro potřeby IIoT vyžaduje pokročilejší funkce pro manipulaci s daty, jejich ukládání a přenos, jako je databázový přístup, vzdálený přístup a aktivní zasílání e-mailových oznámení. Mohou být integrovány pokročilé funkce zabezpečení dat a aplikací využívající uživatelská jména a hesla. Ty jsou však často implementovány na následující vyšší vrstvě nad řídicím prvkem, obvykle na úrovni rozhraní HMI. Posledním uvedeným parametrem, ale někdy tím nejdůležitějším, je cena vycházející z průměrných nákladů na systém. 

Aplikace průmyslových řídicích prvků

V závislosti na požadavcích aplikace budou určité řídicí systémy fungovat lépe než jiné, nicméně toto posouzení se může lišit podle individuálního pohledu a podle jednotlivých zakázek (viz tabulka 2).

Znovu připomínáme, že všechna tato hodnocení jsou subjektivní a individuální výsledky se mohou u každé aplikace lišit. 

Prvky PLC nahradily relé

Nejvhodnějším a nejčastějším použitím prvků PLC jsou pravděpodobně aplikace řízení strojů. PLC byly původně navrženy pro stroje a tato aplikace je i dnes pro ně tou hlavní. Mnoho aplikací řízení strojů je vhodným polem pro uplatnění prvků PLC ve standardním formátu („brick“) díky nízké ceně tohoto provedení, malým rozměrům a snadnému použití. Nízká cena hardwaru PLC a programovacího softwaru jsou společně s jednoduchými metodami programování důvodem, proč jsou běžnou volbou výrobců strojů OEM.

Je důležité poznamenat, že schopnosti prvků PLC a PAC se sbližují. Rozdíly ve funkčnosti se zmenšují, což rozšiřuje paletu vhodných aplikací pro každý typ řídicího prvku. Mnoho níže popisovaných funkcí PAC proto mohou plnit i špičkové prvky PLC. 

PAC pro široký záběr řídicích aplikací

Specifikujte jakoukoli řídicí aplikaci a je pravděpodobné, že PAC bude vhodným řídicím prvkem. Prvky PAC díky jednoduchému protokolování dat umožňují přístup k datům uvnitř řídicího prvku a přispívají tak k optimalizaci závodu. 

Díky velkému počtu I/O, rozšířené paměti a rozšířeným schopnostem sběru dat jsou prvky PAC vhodné pro velmi široký rozsah aplikací (viz obrázek 3). Funkcemi, které odlišují PAC od PLC a přibližují je na úroveň IPC, jsou koordinované polohování a integrované schopnosti počítačového vidění. 

Prvky PAC mohou často zvládat víceosové polohování a koordinované polohování s duálními osami nebo na vyšší úrovni. Některé dokážou provádět cirkulární interpolaci, pokud je zapotřebí, a řídit až osm nebo více os polohování. Díky vysokorychlostní komunikaci prvků PAC je rovněž možno dobře komunikovat s dnešními chytrými senzory počítačového vidění a předávat tam a zpět data v reálném čase. Umožňuje to rovněž implementaci polohovacích funkcí naváděných počítačovým viděním v rámci PAC. 

IPC pro aplikace procesního řízení

IPC jsou velmi vhodné pro aplikace řízení procesů s rozsáhlými požadavky na řízení PID a jiné algoritmické řízení. Tyto složité projekty mají často velmi vysoký počet analogových I/O a obvykle potřebují matematický aparát na vyšší úrovni a pokročilé metody řízení PID. 

Díky rozšířeným možnostem sběru dat a rozsáhlým komunikačním možnostem se IPC hodí pro aplikace distribuovaného sběru dat a řízení. V mnoha závodech jsou napříč provozem často distribuovány menší plošinové systémy s vlastním řízením na bázi PLC a tyto prvky PLC komunikují s centrálním IPC. 

Aplikace hybridního řízení

I když se do značné míry překrývají s PAC, IPC jsou vhodné pro řízení dávkových i kontinuálních procesů a pro vzájemnou spolupráci automatizovaných strojů a umožňují vytvořit proces, kdy je na vstupu surový materiál a na výstupu dokončený výrobek. U těchto aplikací se jeden systém řídicích prvků připojuje k mnoha rozšířeným základnám ve velkém počtu fyzických jednotek rozmístěných napříč procesem. Může se využívat také několik koordinovaných procesorů. 

Při výběru toho nejlepšího řídicího prvku vstupuje do hry mnoho hledisek a proces výběru začíná u aplikací. Mnoho aplikací lze řídit prvkem PLC, PAC nebo IPC – nicméně jeden typ řídicího prvku je obvykle nejvhodnější. Věnovat dostatek času výběru toho správného typu řídicího prvku pro danou aplikaci přinese nejjednodušší, nejmenší a nejlevnější řídicí systém. 

Jeff Payne je produktový manažer pro skupinu automatizačních řídicích prvků společnosti AutomationDirect. Upravila Emily Guentherová, zástupkyně obsahového ředitele, Control Engineering, CFE Media, eguenther@cfemedia.com.


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Snídaně s Matrikonem
2017-09-13 - 2017-09-13
Místo: Tančící kuchyně, Praha
WEBINÁŘ: Trendy v IIoT V
2017-09-13 - 2017-09-13
Místo: webinář
3. ročník konference SMART HOME
2017-09-19 - 2017-09-19
Místo: Grandior Hotel Prague, Na Poříčí 42, Praha, konferenční sál C + D
Moderní metody rozpoznávání a zpracování obrazových informací 2017
2017-09-19 - 2017-09-19
Místo: Technická univerzita v Liberci Budova G, Univerzitní náměstí 1410/1, Liberec (posluchárna G312)
Moderní technologie pro potravinářský průmysl IV
2017-09-20 - 2017-09-20
Místo: Kongresové centrum Praha

Katalog

COGNEX
COGNEX
Emmy-Noether-Str. 11
76131 Karlsruhe
tel. 737 489 292

B+R automatizace, spol. s r.o.
B+R automatizace, spol. s r.o.
Stránského 39
616 00 Brno
tel. +420 541 4203 -11

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

BALLUFF CZ s.r.o.
BALLUFF CZ s.r.o.
Pelušková 1400
19800 Praha
tel. 724697790

Mitsubishi Electric Europe B.V.
Mitsubishi Electric Europe B.V.
Pekařská 621/7
155 00 Praha 5
tel. +420 251 551 470

všechny firmy
Reklama


Tematické newslettery




Anketa


Ano, proto se je snažíme minimalizovat
Ne, jsou na odpovídající úrovni
Nejsou vysoké, ale rychle rostou

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   
Copyright © 2007-2017 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI