AC500 PLC үшін сканерлеу уақыты мен жадты қалай есептеу керек?

Дұрыс AC500 PLC таңдау: Практикалық инженерлік жұмыс процесі

PLC таңдау ең үлкен CPU-ны таңдау емес. Бұл аппараттық мүмкіндіктерді нақты машина мінез-құлқына сәйкестендіру туралы. ABB AC500 отбасы ықшам конвейер басқаруынан бастап таралған процесс жүйелеріне дейінгі қолданбаларға қызмет етеді. Бұл нұсқаулық инженердің шешім қабылдау ағынын ұстанады. Әр қадамда есептеу әдістері, баптау параметрлері және өрісте тексерілген мәндер бар.

Өріс Құрылғыларын I/O Модуль Түрлеріне Сәйкестендіру

Әрбір PLC жобасы терминал жолақ сызбасынан басталады. Әр сенсор мен әрекеттегішті санаңыз. Содан кейін оларды нақты модуль отбасыларына тағайындаңыз.

Цифрлық Кіріс Түрлері: AC500 8, 16 немесе 32 арналы DI модульдерін ұсынады. Үш кернеу отбасы бар: 24В DC (стандарт), 48В DC (өнеркәсіптік жүк көліктері) және 120В AC (ескі машина жаңартулары). Көптеген жаңа жобалар DC512 сериясының 24В DC модульдерін пайдаланады. Оларға кіріс сүзгілеу кіріктірілген. Сүзгі уақытын 0.1мс-тен 32мс-ке дейін бағдарламалық түрде орнатыңыз. Жылдам сүзгілеу қысқа импульстарды ұстайды, бірақ шудың сезімталдығын арттырады. Төтенше тоқтату үшін 0.5мс сүзгілеуді қолданыңыз. Шектеу ауыстырғыштары үшін 3мс жақсы жұмыс істейді.

Цифрлық Шығару Түрлері: Транзисторлық шығыстар (DC512 сериясы) 10кГц жиілікте ауысады. Оларды PWM басқару немесе жоғары жылдамдықты санау үшін қолданыңыз. Реле шығыстары (DC522 сериясы) 240В AC-де 2А-ға дейін жұмыс істейді. Релелерді мотор контакторлары мен соленоидтар үшін пайдаланыңыз. Реле шығысын индуктивті жүктемеге флайбэк диодынсыз қоспаңыз. Диод катушка тогынан кем емес рейтингте болуы керек. Диод болмаған жағдайда реле бірнеше апта ішінде бұзылады.

Аналогтық Модульді Таңдау: AI523 аналогтық кіріс модульдері 4 арнадан тұрады, әрқайсысы 16-биттік дәлдікпен. Әр арна жеке 0-10В, -10-10В, 0-20мА немесе 4-20мА үшін бапталады. Температура өлшеу үшін AT520 термопара модулін қолданыңыз. Ол J, K, T, N, E, R, S және B типтерін қолдайды. Суық түйін компенсациясы автоматты түрде жүзеге асады. Модульдің дәлдігі толық шкаланың ±0.1% жетеді.

CPU Жүктемесін және Жады Қолдануын Есептеу

CPU таңдау үшін үш сан қажет: бағдарлама жадысы, деректер жадысы және сканерлеу уақыты мақсаты. ABB бұл сипаттамаларды AC500 техникалық деректер парағында жариялайды.

Қажеттіліктеріңізді бағалау: Күтілетін логика өлшемін жазыңыз. Қалыпты функция блогы 100 байтты пайдаланады. Бір баспалдақ логикасы 50 байтты алады. 200 функция блогы және 500 баспалдағы бар машина үшін бағдарлама жадысы (200*100 + 500*50) = 45КБ тең. Байланыс буферлері мен жүйелік тапсырмаларға 100КБ қосыңыз. Барлығы 200КБ-тан аспайды. Бұл кез келген AC500 CPU-ға сай келеді. Алайда, деректер жадысы тез толады. Әрбір аналогтық тег масштабтауымен 8 байтты пайдаланады. 20 тег үшін 1000 үлгіні сақтайтын тренд буфері 160КБ алады. Деректер жадысын тарихшы қажеттіліктеріңізге қарай жоспарлаңыз.

Сканерлеу уақытын есептеу: Сканерлеу уақыты орындалу уақытына, I/O жаңарту уақытына және байланыс шығындарына тең. Орындалу уақыты шамамен нұсқаулар санын CPU жылдамдығына бөлуге тең. PM554 0.8мс ішінде 1000 нұсқау орындайды. 5000 нұсқаулы бағдарлама 4мс алады. I/O жаңарту әр модульге 0.1мс қосады. Байланыс әр белсенді протоколға 0.5мс қосады. Жалпы сканерлеу уақыты = 4мс + (модульдер * 0.1мс) + (протоколдар * 0.5мс). 8 модуль және 2 протоколы бар жүйе үшін сканерлеу уақыты = 4 + 0.8 + 1 = 5.8мс. Бұл көп процестерге жарайды. Жоғары жылдамдықтағы қозғалыс үшін сканерлеу уақыты 1мс-тен аз болуы керек. Мұндай жағдайлар үшін PM591 таңдаңыз.

Байланыс архитектурасын жоспарлау

Желінің жобалануы өнімділік пен ақауларды анықтауға әсер етеді. AC500 бес негізгі өріс шиналарын қолдайды. Әрқайсысы әртүрлі мақсатқа қызмет етеді.

• Modbus TCP: HMI және SCADA байланыстары үшін ең қолайлы. 502 портын пайдаланыңыз. Бір уақытта 32 қосылымды қолдайды. Цикл уақыты әдетте 50-100мс.
• PROFINET IO: Нақты уақыттағы құрылғылар арасындағы байланыс. Цикл уақыты 1мс-тен 32мс-ке дейін. 128 құрылғыға дейін қолдайды. ABB драйверлері мен қашықтағы I/O үшін қажет.
• EtherCAT: Өте жылдам қозғалыс желісі. Цикл уақыты 250 микросекундқа дейін. 65535 құрылғыға дейін қолдайды. Көп осьті сервожүйелер үшін ең жақсы.
• CANopen: Сенсорлар мен кішігірім драйверлерге арналған мұрағаттық протокол. Максимум 1 Мбит/с жылдамдық. 127 түйінге дейін шектелген. Гидравликалық жүйелерде әлі де кең таралған.
• PROFIBUS DP: Ескі сериялы шиналық протокол. Максимум 12 Мбит/с. PROFINET-пен ауыстырылуда. Тек бар зауыттық интеграция үшін қолданыңыз.

Инженерлік ұсыныс: Барлық құрылғылар үшін бір Ethernet желісін құрыңыз. IGMP тыңдауымен басқарылатын коммутаторларды пайдаланыңыз. Бұл мультикаст дауылдарының желіні бұзбауын қамтамасыз етеді. Арнайы ішкі желіде статикалық IP мекенжайларын тағайындаңыз. Мысалы, 192.168.10.1-ден 192.168.10.200-ге дейін. PLC-ді .1-де ұстаңыз. HMI-ларды .10-нан .20-ға дейін орналастырыңыз. Драйверлерді .50-ден .100-ге дейін қойыңыз. Бұл үлгі ақауларды жедел анықтауға көмектеседі.

Қоршаған ортаны төмендету және қорғау деңгейлері

Жарияланған техникалық сипаттамалар идеалды жағдайларды ескереді. Нақты зауыттарда төмендету коэффициенттері қажет.

Температураны төмендету: AC500 максималды 60°C температурада жұмыс істейді. Дегенмен, 40°C-тан әр 5°C жоғары температура MTBF-ті жартысына азайтады. Ішкі температура 45°C-тан асса, панельдік вентилятор орнатыңыз. 8 сағат жұмыс істегеннен кейін панель температурасын өлшеңіз. CPU радиаторына термопара қосыңыз. Егер температура 55°C болса, тиімді қызмет мерзімі номиналдың 25%-ына дейін төмендейді. 50 долларлық вентилятор толық қызмет мерзімін қалпына келтіреді.

Ылғалдылық және коррозия: Стандартты AC500 модульдері 95% салыстырмалы ылғалдылықты конденсациясыз көтереді. Қағаз зауыттары немесе химиялық кәсіпорындар үшін XC (Қиын жағдай) нұсқаларын таңдаңыз. XC модульдері конформды жабын алады. Бұл сутегі сульфиді мен хлор газынан қорғайды. XC сонымен қатар температура диапазонын -40°C-тан +70°C-қа дейін кеңейтеді. Бөлім нөмірлері "-XC" жалғауын қамтиды. Мысалы: PM583-XC стандартты PM583-ті ауыстырады.

Діріл және соққы: AC500 10Гц-тен 150Гц-ке дейінгі 5g үздіксіз дірілге төзімді. Пресс немесе құю жабдықтары үшін діріл сіңіргіштер қосыңыз. Панель мен орнату жақтауы арасында резеңке оқшаулағыштарды қолданыңыз. Панель биіктігін 600 мм-ден төмен ұстаңыз. Биік панельдер дірілді күшейтеді. CPU модульдерін панельдің ең төменгі қатарында орналастырыңыз.

Техникалық қызмет көрсетуге арналған бағдарламалау құрылымы

Кодты ұйымдастыру техниканың ақауды қаншалықты жылдам анықтауына әсер етеді. Төмендегі үш қабатты құрылымды ұстаныңыз.

1-қабат: Аппараттық абстракция (Құрылғы деңгейі): Әр физикалық құрылғыға бір функция блогын жасаңыз. Мотор үшін FB_Motor жасаңыз. Ішінде DO-ны іске қосуға, DI-ны жұмыс күйін көрсетуге, AI-ды токқа сәйкестендіріңіз. Логика үшін құрылымдық мәтінді қолданыңыз. Тек үш интерфейсті ашыңыз: Іске қосу, Тоқтату және Қалпына келтіру. Жоғарғы қабаттарға тікелей I/O мекенжайларына қолжетімділік бермеңіз. Бұл аппараттық өзгерістерді оқшаулайды. Егер мотор DO1-ден DO5-ке ауысса, тек FB_Motor мысалын өзгертіңіз. Басқа код бұзылмайды.

2-қабат: Машина тізбегі (Процесс деңгейі): SFC (Реттік функциялық диаграмма) арқылы күй машиналарын жүзеге асырыңыз. Әр қадам машина әрекетін білдіреді. Әр ауысу шарттарды тексереді. Толтыру станциясы үшін қадамдар мыналар болуы мүмкін: Құтыны күту, Толтыру басын жылжыту, Клапанды ашу, Салмақты күту, Клапанды жабу, Толтыру басын кері қайтару. SFC тізбекті визуалды түрде жөндеуді жеңілдетеді. Инженер қай қадам белсенді екенін нақты көреді. Әр қадамды қалыпты ұзақтығының 120% уақытында аяқтаңыз. Уақыт асып кетсе, дабыл қосыңыз.

3-қабат: Қадағалау логикасы (Координатор деңгейі): Мұнда режимдерді басқару, дабылдарды өңдеу және деректерді жазу жүзеге асырылады. Үш стандартты режимді енгізіңіз: Қолмен, Автоматты және Қызмет көрсету. Қолмен режимде операторлар жеке әрекеттегіштерді басқарады. Автоматты режимде тізбек іске қосылады. Қызмет көрсету режимінде тізбек құлыпталады, бірақ диагностика белсенді қалады. Режим күйін тұрақты жадыда сақтаңыз. Қуат өшіріліп-қосылғанда режим өзгермеуі керек.

Өріс орнатуы: Қадам-қадам сымдарды жалғау нұсқаулығы

Панель орналасу ережелері

AC500 процессорын панельдің сол жақ жоғарғы бұрышына орналастырыңыз. Желдету үшін үстінде 60 мм бос орын қалдырыңыз. Сымдарды жүргізу үшін астында 40 мм бос орын қалдырыңыз. I/O модульдерін процессордың оң жағында орнатыңыз. Кеңейту артқы тақтасысыз процессорға максимум 12 модуль орнатылады. Үлкенірек жүйелер үшін артқы тақта кеңейту модульдерін қосыңыз. Әр кеңейту 12 ұяшық қосады. Процессор мен соңғы кеңейтудің арасы 2 метрден аспауы керек.

Жерге қосу жүйесінің жобалануы

Бір нүктелі жерге қосу шиналарын жасаңыз. 10 мм ені және 3 мм қалыңдығы бар мыс жолақты қолданыңыз. PLC 0В терминалын 4мм² жасыл-сары сыммен осы шинаға қосыңыз. Панельдің жерге қосылуын (негізгі желі жері) сол шинаға қосыңыз. Әр I/O модулінің функционалдық жер терминалын шинаға қосыңыз. Жерлік контурларды жасамаңыз. Кабельдің екі ұшын да жерге қоспаңыз. Шина мен ғимараттың жерлік сымының арасындағы жер кедергісін өлшеңіз. Кедергі 1 омнан төмен болуы керек. Қажет болса қосымша жерлік сымдар орнатыңыз.

Цифрлық кірістерді сымдау

Жақындық сенсорлары үшін 3-жолақты қорғалған сымды қолданыңыз. Қоңыр сым +24В сенсор қуатына, көк сым 0В-қа, қара сым PLC DI терминалына қосылады. Қорғанысты тек PLC жағында қосыңыз. 2-жолақты механикалық қосқыштар үшін қорғалған сымды қолданбаңыз. Бір байланыс +24В-қа, екіншісі DI терминалына қосылады. DI терминалында 10к ом тартқыш резистор орнатыңыз. Бұл қосқыш ашылғанда кіріс сигналдарының қалқып кетуін болдырмайды. AC500 модульдері ішкі тартқыштарды қамтиды. DIP ауыстырып қосқышын оларды қосу үшін орнатыңыз.

Цифрлық шығыстарды сымдау

Транзисторлық шығыстар әр арнаға 0,5А ток береді. 0,5А-дан артық жүктемелер үшін аралық релені қосыңыз. Реле орамасы 24В-те 20мА тұтынуы керек. Реле орамасына 1N4007 диодын орнатыңыз. Катод +24В-қа, анод транзистор шығысына қосылады. Соленоид клапандар сияқты индуктивті жүктемелер үшін клапанда тежегіш диод орнатыңыз. 1N4007 диоды жарайды. Инкансентті шамдар үшін (тұрақты токтың 10 есе жоғары бастапқы токы) транзистор шығыстарын 0,2А-ға дейін төмендетіңіз. Шамдар үшін релелік шығыстарды қолданыңыз.

Аналогтық сигналдарды сымдау

Әр аналогтық сигнал үшін жеке қорғалған бұралған жұп сым қолданыңыз. Belden 8762 (2 өткізгіш, 22 AWG) стандарт болып табылады. Қорғанысты PLC аналогтық модульдің қорғаныс терминалына қосыңыз. Қорғанысты сенсорда қоспаңыз. 4-20мА тізбектер үшін PLC сенсорға 24В береді. PLC терминалы AI+ сенсордың + терминалына қосыңыз. Сенсордың - терминалы PLC AI- терминалына қосылады. PLC тізбек арқылы ағымдағы токты өлшейді. Максималды тізбек кедергісі 750 ом. Сенсор 300 метрден алыс орналасса, сигнал изоляторын қосыңыз. Изолятор 4-20мА сигналын қайта қалпына келтіреді.

Қуатты қосу тәртібі

Қуатты осы тәртіппен қосыңыз: Біріншіден, негізгі панельді ажыратыңыз. Екіншіден, PLC қуат көзін қосыңыз. Үшіншіден, сенсор қуат көзін қосыңыз. Төртіншіден, шығыс қуат көзін қосыңыз. Әр қадам арасында 5 секунд күтіңіз. Бұл қуаттың төмендеуін болдырмайды. Қуат қосылғаннан кейін CPU индикаторларын бақылаңыз. PWR индикаторы дереу жасыл жанады. RUN индикаторы 3 секунд жыпылықтап, содан кейін тұрақты жасыл күйге өтеді. Егер RUN жыпылықтауды жалғастырса, CPU-да бағдарлама жоқ. Егер ERR қызыл жанса, аппараттық ақау бар. Automation Builder-ге қосылып, диагностикалық буферді оқыңыз.

Нақты қолдану: Цемент зауытының орау машинасы

Вьетнамдағы цемент зауыты 12 орау машинасын жаңартты. Әр машина 30 пакет минутына 50 кг салмақты толтырады. Бастапқы релелік логика аптасына бір рет істен шықты. AC500 жүйесі енді өлшеу, толтыру және шаңды жинауды басқарады.

Әр машинаға арналған I/O конфигурациясы: 24 DI (қап бар, қақпа позициясы, салмақ тұрақты), 16 DO (толтыру қақпасы, дірілдеткіш, конвейер, шаң клапаны), 4 AI (жүктеме ұяшығы сигналы), 2 AO (тамақтандырғышқа жылдамдық сілтемесі). Барлығы: әр машинаға 46 нүкте. Инженерлер 20% қосымша қосты: 8 DI және 4 DO қалды.

CPU таңдау: PM564 1MB бағдарлама жадымен. Сканерлеу уақыты 4.2мс өлшенді. Бұл минутына 30 қапты қолдайды (әр қапқа 2000мс цикл қажет). CPU 50% жүктемеде жұмыс істейді, болашақ функцияларға орын қалдырады.

Өнімділік нәтижелері: 18 айдан кейін жұмыс уақыты 99.3% құрайды. Ескі релелік жүйе 92% жұмыс уақытын қамтамасыз етті. Әр машина ауысымда 3600 қап өндіреді. Қапқа $5 пайдадан, жұмыс уақытының артуы машинаға күніне $1,300 қосады. Қайтарым мерзімі: 11 күн.

Нақты қолдану: Фармацевтикалық реакторды басқару

Ирландиядағы фармацевтикалық компания 15 жылдық DCS-ті ауыстыру қажет болды. Реактор диабетке арналған белсенді ингредиент өндіреді. Температура ±0.5°C шегінде болуы тиіс. Қысым 2.5 бардан аспауы керек. Партия 48 сағатқа созылады.

I/O конфигурациясы: 48 DI (клапан позициясы қосқыштары, сорғы күйі), 32 DO (клапан орындаушылары, сорғыны іске қосу), 16 AI (RTD температуралары, қысым бергіштер, pH сенсоры), 8 AO (басқару клапаны позициялары, жылу қуаты). Инженерлер 8 қосымша DI және 4 қосымша AO қосты.

CPU таңдау: PM583-XC конформальды жабынмен. Реактор аймағында еріткіш буы бар. Стандартты модульдер коррозияға ұшырайды. Бағдарлама жады қолдануы: 1.8MB. Деректер жады қолдануы: 3.2MB (партияны жазуды қоса). Сканерлеу уақыты: 18мс. PID циклдері әр 100мс сайын орындалады.

Қатынас дизайны: PROFINET үш қашықтағы I/O тіректеріне қосылады. Бір тірек реакторда (50 метр). Біреуі коммуналдық ғимаратта (120 метр). Біреуі басқару бөлмесінде (80 метр). 100 метрден асатын қашықтықтарды оптикалық талшық медиаконвертерлері жалғайды. Ethernet сайттың SCADA жүйесіне брандмауэр арқылы қосылады. PLC партия деректерін желілік дискіге жазады. Әрбір партия жазбасында минут сайын алынатын 200 параметр бар.

Операциялық деректер: Жүйе 14 ай ішінде 342 партияны аяқтады. PLC-ге қатысты ақаулар жоқ. Температураны бақылау дәлдігі ±0.3°C, талаптан асып түсті. Партияның тұрақтылығы 94%-дан 98%-ға дейін жақсарды. Клиент қабылданбаған партияларды азайту арқылы жылына $2.1 млн үнемдейді деп есептейді.

Жабдықты іске қосу бойынша инженерлік кеңестер

Кеңес 1: Құрылғыны жалғамас бұрын модельдеңіз Automation Builder бағдарламасының модельдеу режимін пайдаланыңыз. Сенсорларды еліктейтін виртуалды кіріс/шығыс жасаңыз. Әрбір тізбекті офлайн режимде тексеріңіз. Кірістердің күйін өзгертіп, шығыстардың дұрыс жауап беруін растаңыз. Бұл алаңдағы жұмысты бастамас бұрын логикалық қателіктердің 80%-ын анықтауға көмектеседі.

2-кеңес: Тестілеу үшін мәжбүрлі I/O қолданыңыз Құрылғыны іске қосу кезінде кірістерді ауыстыру үшін мәжбүрлеу кестесін пайдаланыңыз. Бұл сенсор сигналдарын физикалық қозғалыссыз имитациялайды. Дегенмен, іске қосу аяқталғаннан кейін мәжбүрлеулерді ешқашан қалдырмаңыз. Мәжбүрлі кіріс сым қателігін жасырады. Өндіріс басталғанға дейін мәжбүрлеулерді әрқашан алып тастаңыз.

3-кеңес: Диагностикалық HMI бетін жасаңыз Барлық I/O нүктелерінің күйін көрсететін бір экран жасаңыз. Түстермен кодтаңыз: жасыл – белсенді кіріс, сұр – белсенді емес. Аналогтық мәндерді сандық түрде көрсетіңіз. Соңғы I/O өзгерісінің уақыт белгісін қосыңыз. Бұл бет өрістегі 90% сұрақтарды шешеді. Қызметші техник қай сенсор ақаулы екенін бірден көреді.

4-кеңес: Бағдарламалық Watchdog-тарды қолданыңыз Әр сканерлеуді қайтаратын 5 секундтық таймер жазыңыз. Егер таймер аяқталса, бағдарлама ілініп қалған. Шамды жағып тұратын шығысты іске қосыңыз. Әр қашықтағы құрылғыға байланыс watchdog-тарын да жазыңыз. Құрылғы 1 секундқа жауап бермесе, оқиғаны тіркеңіз. Кішкентай байланыс ақаулары үшін өндірісті тоқтатпаңыз. Көптеген желілерде кейде пакет жоғалуы болады.

5-кеңес: Барлығын белгілеңіз Әр сымға белгілеуішпен белгі қойыңыз. Әр терминалды PLC мекенжайымен белгілеңіз. Әр модульді оның слот нөмірімен белгілеңіз. Әр сенсор кабелін оның тағайындалған жерімен белгілеңіз. Бұл құжаттама болашақта ақауларды шешуге сағаттар үнемдейді. Жақсы белгілері бар техник мәселелерді 10 минутта шешеді. Белгілер болмаса, сол мәселе 2 сағатқа созылады.

Жиі қойылатын сұрақтар

AC500 микробағдарламасын ағымдағы бағдарламаны жоғалтпай қалай жаңартуға болады?
ABB веб-сайтынан жаңа микробағдарламаны жүктеп алыңыз. Automation Builder бағдарламасының Firmware Update құралын пайдаланыңыз. USB немесе Ethernet арқылы қосылыңыз. Құрал сақталатын айнымалылар мен қолданба бағдарламасын сақтайды. Дегенмен, жаңартудан бұрын сақтық көшірме жасаңыз. Кейбір үлкен нұсқа ауысуларында бағдарламаны түрлендіру қажет болуы мүмкін. Жаңартылған микробағдарламаны алдымен артық CPU-де сынап көріңіз. Егер сканерлеу уақыты ұлғайса, кері қайтарыңыз.

PROFINET желісінде үзіліп-қосылатын байланыс ақауларының себебі неде?
Үш жалпы себеп: қайталанатын IP мекенжайлары, нашар Ethernet кабельдері немесе свитчтің толтырылуы. Біріншіден, Wireshark-пен желіні сканерлеңіз. IP мекенжайларының қайшылықтарын іздеңіз. Екіншіден, 100 метрден ұзын немесе 25 мм-ден аз иілу радиусы бар кабельдерді ауыстырыңыз. Үшіншіден, басқарылатын свитчтерде IGMP тыңдауды қосыңыз. Олай болмаса, мультикаст трафигі барлық порттарды толтырады. PLC-ді мультикаст орнына уникаст PROFINET кадрларын жіберуге баптаңыз. Бұл желі жүктемесін 90% азайтады.

Мен бір CPU-де 120В AC кірістерін 24В DC кірістерімен араластыра аламын ба?
Иә, бірақ бөлек модульдерді пайдаланыңыз. AC500 120В AC кірістері үшін DI524 ұсынады. AC және DC сигналдарын бір модульге қоспаңыз. Модульдің жалпы терминалы кернеу түрін көрсетеді. Кернеулерді араластыру кіріс схемасын зақымдайды. Сондай-ақ AC және DC кабельдері үшін бөлек сым арналарын сақтаңыз. AC сымдарынан индукция DC кірістерін жалған түрде іске қосуы мүмкін. Ең аз 50 мм ара қашықтықты сақтаңыз.