วิธีการเลือกตัวควบคุมอัตโนมัติอย่างถูกต้อง?

เมื่อเทียบกับภารกิจเดิมของตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ (PLC) ตัวควบคุมอัตโนมัติมีฟังก์ชันมากกว่าการเปลี่ยนรีเลย์อย่างมาก ตอนนี้คอนโทรลเลอร์สามารถรวมตรรกะ การเคลื่อนไหว หุ่นยนต์ และสื่อสารกับเครื่องจักรและระบบการจัดการอื่นๆ ประสิทธิภาพอาจมีตั้งแต่อุปกรณ์ธรรมดาไปจนถึงโปรเซสเซอร์แบบมัลติคอร์

ความแตกต่างระหว่าง PLC แบบดั้งเดิม ตัวควบคุมอัตโนมัติแบบตั้งโปรแกรมได้ (PAC) และคอมพิวเตอร์ควบคุมอุตสาหกรรม (IPC) ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับพลังการประมวลผลและประสิทธิภาพ แต่ขอบเขตระหว่างกันจะค่อยๆ เบลอ เนื่องจากการปฏิบัติตามข้อกำหนดการเขียนโปรแกรมของคณะกรรมการเทคนิค International Electro (IEC) 61131-3 ซอฟต์แวร์ควบคุมจึงได้รับมาตรฐานในระดับหนึ่ง ระบบปฏิบัติการแบบเรียลไทม์อันทรงพลังที่ทำงานอยู่เบื้องหลังจะหลีกเลี่ยงการพึ่งพาระบบปฏิบัติการ Microsoft Windows ดังนั้นคำว่า"การควบคุมตาม IPC" อาจแม่นยำยิ่งขึ้นหากเปลี่ยนเป็น"ตาม Intel หรือ AMD-based" และสามารถสะท้อนถึงโปรเซสเซอร์หลักที่ทรงพลังที่ใช้

เนื่องจากตัวควบคุมอัตโนมัติในปัจจุบันสามารถทำสิ่งต่างๆ ได้มากขึ้นนอกเหนือจากการประมวลผลเชิงตรรกะ PLC อาจเป็น mayคำที่ล้าสมัย เนื่องจากตัวควบคุมอัตโนมัติทั้งหมดสามารถตั้งโปรแกรมได้"P" ใน PAC ก็ดูเหมือนว่าจะซ้ำซ้อน คอนโทรลเลอร์นั้นเป็นคอมพิวเตอร์ที่สามารถเรียกใช้ระบบปฏิบัติการหลายระบบ (เรียลไทม์, Microsoft Windows และ Linux) บนโปรเซสเซอร์เดียวกัน IPC สามารถใช้สำหรับการควบคุม การรวบรวมข้อมูล และงานใหม่ๆ ที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง เช่น Edge Computing

เวลาตอบสนองของการสื่อสาร PLCI/O แบบเดิมขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของเครือข่าย nubยุคของโหนด ปริมาณการสื่อสาร ประสิทธิภาพของ CPU และโหลด CPU การใช้การรวมที่เข้มงวดยิ่งขึ้นและการออกแบบเทคโนโลยี IEC61131 แบบเปิด การจัดการซอฟต์แวร์แบบรวมศูนย์ และการดำเนินการโปรแกรมแบบกระจายอำนาจสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพได้

• ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับฟังก์ชันคอนโทรลเลอร์ Controller

  ในสภาพแวดล้อมซอฟต์แวร์เดียวกันและโปรแกรมเดียวกัน การรันบนโปรเซสเซอร์เดียวกันและการประสานการทำงานของทุกเครื่องกำลังเป็นที่นิยม สิ่งนี้ต้องการการซิงโครไนซ์ฟังก์ชันของเครื่องและการใช้โครงสร้างโค้ดแบบโมดูลาร์เพื่อให้แนวทางที่เป็นระเบียบและสอดคล้องกันเป็นไปได้ อย่างไรก็ตาม บางพื้นที่ไม่ต้องการการควบคุมแบบบูรณาการมากนัก เช่น แอปพลิเคชันทั่วไป ไม่มีแผนขยาย ข้อกำหนดด้านความซับซ้อนและประสิทธิภาพของแอปพลิเคชันจะเป็นตัวกำหนดข้อกำหนดของคอนโทรลเลอร์ มีหลายปัจจัยที่ควรพิจารณาเมื่อเลือกคอนโทรลเลอร์ คุณอาจต้องพิจารณาข้อควรพิจารณาต่อไปนี้ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน

• ตรรกะ

  ความต้องการขั้นพื้นฐานสำหรับการควบคุมลอจิกคือเหตุผลที่เราเรียก PLC ควบคุมการทำงานอัตโนมัติต่อไป PLC open เป็นองค์กรที่รับผิดชอบในการรักษาและขยายขอบเขตของมาตรฐานการเขียนโปรแกรม IEC61131-3 และจัดการความรู้ การฝึกอบรม และห้องสมุดจำนวนมาก กิจกรรมขององค์กร' ไปไกลกว่าขอบเขตของการควบคุมเชิงตรรกะ ซึ่งรวมถึงกีฬา ความปลอดภัย OPC unified Architecture (UA), XML เป็นต้น

• การเคลื่อนที่แบบหลายแกน

  ตามข้อกำหนดที่แตกต่างกัน เช่น ความซับซ้อนของแอปพลิเคชันและการซิงโครไนซ์การเคลื่อนไหว ตัวควบคุมอัตโนมัติสามารถควบคุมแกนการเคลื่อนไหวได้หลายสิบหรือหลายร้อยแกน ด้วยการพัฒนากฎหมายและมาตรฐานอุตสาหกรรมของ Moore' จึงไม่จำเป็นต้องใช้ตัวควบคุมการเคลื่อนไหวอิสระหรือหุ่นยนต์ที่มีเครือข่ายการเคลื่อนไหวเฉพาะอีกต่อไป

• ความปลอดภัยทางไซเบอร์

  ในอเมริกาเหนือ การรักษาความปลอดภัยเครือข่ายแบบมีสายยังคงเป็นตัวเลือกแรก ระบบรักษาความปลอดภัยเครือข่ายและอุปกรณ์ที่ควบคุมเครื่องทำงานบนเครือข่ายเดียวกัน ซึ่งได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นฟังก์ชันการควบคุมที่มีประสิทธิภาพ สามารถรับรู้การรักษาความปลอดภัยเครือข่ายได้จากคอร์ที่ซ้ำซ้อนบนโปรเซสเซอร์ควบคุม ไปจนถึงตัวควบคุมความปลอดภัยแยกต่างหาก จากนั้นไปที่อินพุต/เอาต์พุตความปลอดภัย (I/O) ในระบบขนาดเล็ก การรักษาความปลอดภัยทางไซเบอร์ยังขยายไปถึงความปลอดภัยด้านการกีฬาและการทำงานของหุ่นยนต์ ทำให้เครื่องจักรทำงานในโหมดปลอดภัยแทนที่จะปิดเครื่องโดยตรง ซึ่งสามารถให้ประสิทธิภาพการทำงานที่ยอดเยี่ยม

• การรวมหุ่นยนต์

  ตัวควบคุมอัตโนมัติเดียวกันสามารถรวมหุ่นยนต์เดลต้าหลายตัว หุ่นยนต์ SCARA หุ่นยนต์ข้อต่อและโครงสำหรับตั้งสิ่งของ และฟังก์ชันอื่นๆ ของเครื่องจักร นอกจากนี้ยังสามารถใช้ฟังก์ชันการเคลื่อนไหวในสภาพแวดล้อมที่เข้ากันได้กับ IEC61131-3 เนื่องจากอัลกอริธึมการเรียงซ้อนในตัวของโหมดการประกอบ ตัวควบคุมหุ่นยนต์เฉพาะจึงสามารถให้ฟังก์ชันที่มีคุณค่าต่อไปได้

• การตรวจสอบเครื่องจักร

  การตรวจสอบสภาพการทำงานของเครื่องจักรเป็นส่วนสำคัญในการคาดการณ์กำหนดการบำรุงรักษาและลดการหยุดทำงานโดยไม่ได้วางแผนไว้ คอนโทรลเลอร์สามารถใช้ร่วมกับเซ็นเซอร์ที่มีอยู่หลายตัว (เช่น หัววัดอุณหภูมิและมาตรวัดความเร่ง) เพื่อติดตามสถานการณ์จริง ก่อนเกิดความล้มเหลวร้ายแรง การตรวจสอบเครื่องจักรยังช่วยตรวจจับความผิดปกติอีกด้วย การตรวจสอบพลังงานยังสามารถนำไปใช้กับการใช้อากาศอัด การใช้ก๊าซธรรมชาติในเครื่องทำความร้อนและเครื่องอบผ้า และการใช้น้ำในกระบวนการ

• การประมวลผลข้อมูล

  ตัวควบคุมอัตโนมัติสามารถเป็นเครือข่าย เซิร์ฟเวอร์ OPCUA และไคลเอนต์ พวกเขามีฟังก์ชันในการรวบรวมข้อมูล Industrial Internet of Things (IIoT) และสามารถรับคำแนะนำจากคลาวด์หรือเทอร์มินัลเพื่อปรับกระบวนการให้เหมาะสม ตัวควบคุมอัตโนมัติมักจะส่งข้อมูลไปยังระบบการดำเนินการผลิต (MES) การวางแผนทรัพยากรองค์กร (ERP) ประสิทธิภาพอุปกรณ์โดยรวม (OEE) โมดูลแพลตฟอร์มที่เชื่อถือได้ (TPM) และซอฟต์แวร์การจัดการวงจรผลิตภัณฑ์ (PLM) ในสภาพแวดล้อม IIoT การรับข้อมูลการวิเคราะห์ที่เป็นประโยชน์ก็เป็นสิ่งสำคัญเช่นกัน

• การกำหนดค่าอัตโนมัติ

  ก่อนหน้านี้ การเปลี่ยนส่วนประกอบใหม่ (เช่น ไดรฟ์) จะต้องกำหนดและโหลดเวอร์ชันเฟิร์มแวร์ที่ถูกต้องสำหรับอุปกรณ์ด้วยตนเอง ตอนนี้ตัวควบคุมอัตโนมัติสามารถอ่านอุปกรณ์และเตือนช่างเทคนิคให้ทำการปรับเปลี่ยนที่จำเป็นโดยไม่ต้องมีการแทรกแซงด้วยตนเอง

• ความสามารถในการสื่อสาร

  ทุกวันนี้ แม้แต่คอนโทรลเลอร์ราคาประหยัดก็มีพอร์ตการสื่อสารอีเทอร์เน็ตอย่างน้อยหนึ่งพอร์ตเพื่อสื่อสารกับ HMI ระบบการจัดการ การเขียนโปรแกรม และงานอื่นๆ ที่ไม่สำคัญต่อเวลา สำหรับคอนโทรลเลอร์ เป็นเรื่องปกติมากที่จะสนับสนุนโปรโตคอลอีเทอร์เน็ตอุตสาหกรรมบางประเภท เช่น EtherNet/IP, EtherCAT, Powerlink, Profinet เป็นต้น เพื่อสร้างเครือข่ายที่กำหนดขึ้นได้ น่าเสียดายที่ปัจจุบันไม่มีมาตรฐานอีเทอร์เน็ตอุตสาหกรรมที่เป็นที่ยอมรับในระดับสากลที่สามารถให้การสื่อสารความเร็วสูงและกำหนดได้ซึ่งเหมาะสำหรับการควบคุมเครื่องจักรอย่างไรก็ตาม การพัฒนา Time Sensitive Networks (TSN) ได้สร้างความคาดหวังอย่างมาก TSN ร่วมกับ OPCUA และ OPCUA Pub-Sub (Pub-Sub) จะทำให้มาตรฐานอีเทอร์เน็ตในซีรีส์ IEEE802 มีความแน่นอนมากขึ้น Industrial Internet Alliance ได้จัดเตรียมเตียงทดสอบสำหรับมัน และซัพพลายเออร์ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมจำนวนมากได้เข้าร่วมในการทดสอบนี้เพื่อพิสูจน์ความเป็นไปได้ของ TSN ในการสื่อสารระหว่างเครื่องกับเครื่องTSN มีความสำคัญมาก ส่วนใหญ่เป็นเพราะเพื่อให้ IIoT ทำงานได้ จำเป็นต้องตระหนักถึงความสามารถในการทำงานร่วมกันของการสื่อสารระหว่างแพลตฟอร์มการควบคุมต่างๆ ในโรงงาน องค์กร และบนคลาวด์ หากจำเป็นต้องใช้อินเทอร์เฟซแบบอนุกรม ควรมีการกำหนดไว้โดยเฉพาะ เนื่องจากปัจจุบันมีการใช้การสื่อสารแบบอนุกรมน้อยลง

• แบบฟอร์มการติดตั้ง

  ต่อไปนี้คือ 3 ประเภทที่พบบ่อยที่สุดของการติดตั้งตัวควบคุมอัตโนมัติ

  1) IP20 การติดตั้งตู้: นี่คือรูปแบบการติดตั้งที่ใช้กันทั่วไปสำหรับ PLC แบบเดิม มี HMI แยกต่างหาก ซึ่งปกติจะใช้ I/O การติดตั้งแบ็คเพลน/ราง หรือโมดูล I/O การติดตั้งระยะไกล

  2) การปิดผนึก IP65/67/69K ฐานหรือการติดตั้งแผงด้านหน้า: แบบฟอร์มนี้รวม HMI และตัวควบคุม และใช้การติดตั้งแบบโยก ซึ่งสามารถให้ประโยชน์อย่างเต็มที่กับข้อดีของอุปกรณ์ ดังนั้นจึงเป็นที่นิยมมากขึ้นเรื่อยๆ นอกเหนือจากการควบคุม แบบฟอร์มนี้ยังสามารถรวมฟังก์ชันของพีซีเพื่อเรียกใช้แอปพลิเคชัน Microsoft Windows ต่างๆ เช่น HMI แม้ว่าแนวโน้มของ HMI บนเว็บจะชัดเจนขึ้นเรื่อยๆ เมื่อเทียบกับตัวควบคุมที่คล้ายกัน ตัวควบคุมแบบยึดฐานมักจะมีราคาแพงกว่าแบบติดตั้งบนแผง ต้องใช้แผ่นกั้นสแตนเลส และข้อกำหนดการปิดผนึกที่สูงขึ้น

  3) IP20 คอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมประเภทตู้ที่มี HMI อิสระ: เช่นเดียวกับแบบฟอร์มบูรณาการ แบบฟอร์มนี้ยังสามารถใช้เป็นตัวควบคุมด้วยระบบปฏิบัติการแบบเรียลไทม์ ระบบปฏิบัติการคอมพิวเตอร์ต่างๆ และบริการเครือข่าย ตัวควบคุมสามารถเป็นอิสระได้ และคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมมีไว้สำหรับงานที่ไม่ได้ควบคุม เช่น ขอบ หมอก หรือการประมวลผลแบบคลาวด์ ไลบรารีประวัติ การทำให้เป็นอนุกรม และการตรวจสอบด้วยภาพก็เป็นการใช้งานทั่วไปเช่นกัน ซัพพลายเออร์ระบบอัตโนมัติขั้นสูงสามารถจัดหาผลิตภัณฑ์ PLC ที่หลากหลายที่ตรงกับความต้องการที่แตกต่างกันแก่ผู้ใช้ เช่น จาก PLC ขนาดเล็กที่มี I/O คงที่ ไปจนถึง PLC ระดับกลาง ไปจนถึงโมดูลาร์ ระบบ PLC ที่สามารถรองรับ I/O ได้หลายพันตัว

• ความสามารถในการปรับขนาด

  แม้ว่าสภาพแวดล้อมการพัฒนาซอฟต์แวร์มักจะเกี่ยวข้องกับฮาร์ดแวร์ (PLC ขนาดเล็กพิเศษ ไมโคร กลาง และใหญ่) แต่ก็สามารถทำงานในสภาพแวดล้อมการพัฒนาที่ไม่ขึ้นกับฮาร์ดแวร์ได้ ซึ่งหมายความว่าโครงการสามารถตั้งโปรแกรมได้ก่อนจากนั้นจึงสามารถเลือกหรือเปลี่ยนฮาร์ดแวร์ควบคุมได้ ความยืดหยุ่นนี้สามารถขยายไปยังประเภทมอเตอร์และไดรฟ์ สเต็ปเปอร์หรืออินเวอร์เตอร์ระดับล่างสามารถแชร์โปรแกรมเดียวกันกับเซอร์โวระดับไฮเอนด์ เมื่อชุดอุปกรณ์ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้สามารถนำองค์ประกอบซอฟต์แวร์หลักกลับมาใช้ใหม่ได้ ข้อกำหนดด้านความสามารถในการปรับขนาดจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง

• ประสิทธิภาพของซีพียู

  มีหลายประเภทตั้งแต่โปรเซสเซอร์ระดับล่างไปจนถึงแบบมัลติคอร์ให้เลือก แต่ประสิทธิภาพจะซ้อนทับกัน ดังนั้นจึงขอแนะนำให้ร่วมมือกับฝ่ายสนับสนุนด้านเทคนิคและทีมวิศวกรฝ่ายขายของผู้ให้บริการเทคโนโลยีเพื่อเลือกโซลูชันที่คุ้มค่าที่สุดสำหรับความต้องการใช้งานที่คาดไว้ เพราะพวกเขารู้จักผลิตภัณฑ์ของตนดีขึ้นตามหลักการแล้ว โปรเซสเซอร์ควรสามารถขยายได้ เพื่อให้ซอฟต์แวร์ควบคุมสามารถทำงานร่วมกับผลิตภัณฑ์ทั้งหมดในกลุ่มผลิตภัณฑ์คอนโทรลเลอร์ได้ ซัพพลายเออร์ด้านเทคโนโลยีระบบอัตโนมัติจะจัดเตรียมสินค้าคงคลังที่เพียงพอของส่วนประกอบที่สำคัญเพื่อให้แน่ใจว่ามีผลิตภัณฑ์เพียงพอและให้บริการย้ายข้อมูลสำหรับทางเลือกอื่นนอกจากนี้ จำเป็นต้องพิจารณาว่าจำเป็นต้องมีการทำงานแบบเงียบหรือไม่ และอุณหภูมิแวดล้อมที่คาดไว้สำหรับการติดตั้งคอนโทรลเลอร์ ตัวเลือกการระบายความร้อนอื่นๆ ได้แก่ พัดลม เครื่องปรับอากาศ หม้อน้ำ และการระบายความร้อนด้วยน้ำ

• แกะ

  หน่วยความจำโซลิดสเตตได้รับความนิยมอย่างมากในตัวควบคุมอัตโนมัติ สื่อแบบถอดได้ (เช่น การ์ด C-Fast) และแอปพลิเคชันที่ติดตั้งถาวรซึ่งมีความอ่อนไหวต่อต้นทุนมากกว่า ข้อดีของหน่วยความจำแบบถอดได้คือสามารถเปลี่ยนได้ง่าย สะดวกในการสร้างและจัดเก็บข้อมูลสำรอง และขยายความจุหน่วยความจำได้ง่าย

  อย่างไรก็ตาม คุณต้องระวังเมื่อใช้เมมโมรี่การ์ดระดับอุตสาหกรรม และตรวจสอบให้แน่ใจว่าสื่อตรงตามข้อกำหนดเฉพาะที่แอปพลิเคชันกำหนด ประเภทการจัดเก็บที่แตกต่างกันมีอายุการใช้งานที่แตกต่างกัน ซึ่งขึ้นอยู่กับรอบการอ่านและเขียน นี่เป็นหัวข้อที่ต้องหารือกับซัพพลายเออร์ระบบอัตโนมัติ