Smartlogic

אוטומציה ובקרה – PLCs Topic – Part 2

 אוטומציה ובקרה – PLCs Topic – Part 2

This articular is the third part of our  review about PLCs. After PLCs Functionality&Features and PLCs Topic – part 1 that covers the subjects of  Scan Time, System Scale, User interface & Communications, this part is about PLCs Programming, Digital and Analog Signals & PLC Advantages.

PLC– Programming

PLC programs are typically written in a special application on a PC, then downloaded by a direct-connection cable or over a network to the PLC. The program is stored in the PLC either in battery-backed-up RAM or some other non-volatile flash memory.

IEC 61131-3 defines several programming languages for programmable control systems, which emphasize logical organization of operations.

While the fundamental concepts of PLC programming are common to all manufacturers, differences in I/O addressing, memory organization and instruction sets mean that PLC programs are never perfectly interchangeable between different makers. Even within the same product line of a single manufacturer, different models may not be directly compatible.

PLC – Digital and Analog Signals

Digital or discrete signals behave as binary switches, yielding simply an On or Off signal (1 or 0, True or False, respectively). Push buttons, limit switches, and photoelectric sensors are examples of devices providing a discrete signal. Discrete signals are sent using either voltage or current, where a specific range is designated as On and another as Off. For example, a PLC might use 24 V DC I/O, with values above 22 V DC representing On, values below 2VDC representing Off, and intermediate values undefined. Analog signals are like volume controls, with a range of values between zero and full-scale. These are typically interpreted as integer values (counts) by the PLC, with various ranges of accuracy depending on the device and the number of bits available to store the data. Pressure, temperature, flow, and weight are often represented by analog signals. Analog signals can use voltage or with a magnitude proportional to the value of the process signal. Current inputs are less sensitive to electrical noise (i.e. from welders or electric motor starts) than voltage inputs.

PLC Advantages Relative to Other Control Systems

PLCs are well adapted to a range of automation tasks. These are typically industrial processes in manufacturing where the cost of developing and maintaining the automation system is high relative to the total cost of the automation, and where changes to the system would be expected during its operational life. PLCs contain input and output devices compatible with industrial pilot devices and controls; little electrical design is required, and the design problem centers on expressing the desired sequence of operations. PLC applications are typically highly customized systems, so the cost of a packaged PLC is low compared to the cost of a specific custom-built controller design.

Here are some examples of the PLCs used by smartlogic: 6XV1830-0EH10, 6ES7131-4BF00-0AA0,6ES7193-4CA40-0AA0,6ES7134-4GD00-0AB0,6ES7193-4CA40-0AA0, 6ES7138-4CA01-0AA0,6ES7193-4CC20-0AA0, 6ES7590-1AB60-0AA0, 6ES7511-1AK00-0AB0, 6ES7954-8LP01-0AA0,6ES7155-6AU00-0BN0

אוטומציה ובקרה- מהי מערכת בקרה תעשייתית?

אוטומציה ובקרה – Industrial Control System – ICS  – מערכת בקרה תעשייתיות

מערכת בקרה תעשייתית היא מונח כללי שמתייחס לסוגים שונים של מערכות בקרה שמשמשים בייצור תעשייתי, כולל: מערכת בקרה לפיקוח והשגת מידע -Supervisory Control and Data Acquisition – SCADA, מערכת בקרה  מבוזרת – DCS – Distributed Control System – , וקונפיגורציות של מערכות בקרה קטנות יותר כגון בקרים עם לוגיקה שניתנת לתכנות – Programmable Logic Controllers -PLCs שנמצאים לעתים קרובות במערכים תעשייתיים ותשתיות קריטיות.

.מערכות בקרה תעשייתיות משמשות בד"כ בתעשיות שמייצרות או מספקות מוצרים חשמליים, מים, נפט, גז, ומידע. סמארטלוג'יק מתמחה באוטומציה ובקרה, בתכנון,התקנה ותחזוק מערכות אלו

מערכת בקרה תעשייתיות לפיקוח והשגת מידע

Supervisory Control and Data Acquisition – SCADA – System

מערכת בקרה מסוג זה פועלת עם אותות מקודדים שעוברים דרך ערוצי תקשורת לאספקת בקרה על ציוד מרוחק (בד"כ ערוץ תקשורת אחד עבור תחנה מרוחקת אחת). מערכת הבקרה יכולה להשתלב עם מערכת להשגת מידע ע"י הוספת שימוש באותות מקודדות על ערוצי תקשורת, להשגת מידע על הסטאטוס של  הציוד המרוחק לצורך תצוגה או הקלטה.

מערכות בקרה אלו מבוססות על מערכות ממוחשבות שמנטרות ומבקרות תהליכים  תעשייתיים. מערכות מסוג SCADA נבדלות היסטורית ממערכות תעשייתיות אחרות עקב תהליכים בקנה-מידה גדולים שכוללים אתרים רבים מפוזרים במרחקים גדולים.

מערכת בקרה תעשייתיות מבוזרת

Distributed Control System- DCS

מערכת בקרה מסוג זה משמשת  לבקרת תהליכים  תעשייתיים כגון ייצור חשמל, זיקוק נפט וגז, אספקת מי שתייה וטיפול במי ביוב, וייצור מוצרים כימיים,  מוצרי אוכל ומכוניות. מערכות מסוג DCS משתלבות במערכי בקרה הכוללים פיקוח על תת-מערכות משולבות אחראיות על בקרת ציוד בתהליכים מקומיים.

בקרת מוצרים ותהליכים מושגת בד"כ בעזרת חוגי בקרה עם הזנה אחורה – feed-back control loop – או הזנה קדימה – feed-forward control loop, כך שתנאי המוצר או התהליך נשמרות באופן אוטומטי תוך טווח מוגדר סביב ערך נתון (set point). השגת תנאי מוצר או תהליך במסגרת טווחים מוגדרים אפשרית רק בעזרת בקרים מסוימים הניתנים לתכנות.

בקר עם לוגיקה שניתנת לתכנות – PLCs

בקר מסוג זה מספק בקרה של פעולות לוגיות בוליאניות (Boolean), קוצבי זמן, ותהליכים רציפים (בדגמים מסוימים). יחסי ההגדלה הפרופורציוניים, אינטגרליים ו/או דיפרנציאליים של הבקר בתהליכים רציפים ניתנים לכוונון כדי להשיג את דיוק הטווח מוגדר וכן את מהירות התיקון העצמי במקרה של תקלות בתהליכים. בקרים מסוג PLC  משמשים בהרחבה בתעשיות מבוססות על תהליכים. בקרים אלו  מתבססים על מחשבים שמבקרים ציוד ותהליכים תעשייתיים. אם כי בקרים מסוג PLC  מסוגלים לבקר מרכיבי מערכת שפועלים בעזרת מערכות מסוג SCADA ו- DCS, הם גם באופן תדיר משמשים כרכיבים עיקריים בקונפיגורציות של מערכות בקרה קטנות יותר. הם משמשים גם להענקת בקרה רגולטורית של תהליכים דיסקרטיים , כגון קווי הרכבת מכוניות, ובנוסף משמשים בכמעט כל תהליכי הייצור התעשייתיים.

אוטומציה וסוגי מערכות בקרה

אוטומציה או בקרה אוטומטית היא שימוש במערכות בקרה להפעלת ציוד כגון מכונות, תהליכי  יצור בבתי חרושת, דודים ותנורי חימום, מיתוג ברשתות טלפוניות, הכוונה וייצוב של אניות וכלי טיס, ושימושים אחרים, תוך מעורבות מינימלית או פחותה של בני אדם. תהליכים מסוימים מתבצעים באופן אוטומטי לחלוטין.

בקרה ואוטומציה : היתרון הגדול ביותר של אוטומציה הוא החיסכון בעבודה, אך השימוש בה מאפשר גם חיסכון באנרגיה וחומרים, ומשפר את הדיוק בעבודה ואיכות המוצרים.

אוטומציה הושגה באמצעים שונים  -מכניים, חשמליים, הידראוליים, פנאומטיים, חשמליים, אלקטרוניים ומחשבים, בד"כ תוך שימוש משולב. מערכות מורכבות, כגון בתי חרושת מודרניים, אניות וכלי טיס כוללות שימוש משולב באמצעים הנ"ל.

סוגי בקרה ואוטומציה

אחד מסוגי הבקרה הפשוטים ביותר הוא פתוח/סגור (on/off). דוגמה לסוג זה הוא תרמוסטט בשימוש במתקנים ביתיים.  אם כי מבחינה טכנית תרמוסטט הוא סוג של אוטומציה, היכולות שלו הן פרימיטיביות.

בקרה ואוטומציה סדרתית (sequential control), שבה  מתבצעת סדרה מתוכנתת של פעולות דיסקרטיות, מבוססת לעתים קרובות על מערכת לוגית שכוללת סדרה מסודרת של מצבי מערכת. מע' בקרת מעלית היא דוגמה לבקרה סדרתית.

 אוטומציה מהסוג המתקדם שגרמה למהפכה בתהליכי יצור, מטוסים, תקשורת ותעשיות אחרות זו בקרה עם משוב (feedback control), שהיא בד"כ רציפה (continuous), וכוללת מדידות בעזרת חיישנים  (sensors) וביצוע כיוונונים (adjustments) מחושבים לשמירת הערך של משתנה נמדד בטווח ערכים שנקבע מראש.

מעגל פתוח וסגור (open and closed loop)

מערך כל המרכיבים שמבצעים מדידה ובקרה של משתנה נקרא מעגל בקרה (loop control). מערך בקרה שעושה שימוש באות נמדדת, מזין את האות בחזרה ומשוה את ערכה עם ערך נתון (set point), מחשב ושולח אות חוזרת  לביצוע תיקון, נקרא בקרה אוטומציה במעגל סגור (loop control closed). אם מערך הבקרה לא כולל משוב לביצוע תיקון המערך פועל במעגל פתוח (loop (open. מעגל בקרה ואוטומציה(loop control) מתבצע בד"כ בעזרת בקר (controller).

בקרה רציפה (sequential control)

בקרה רציפה יכולה להתבצע לפי רצף קבוע (fixed sequence) או רצף לוגי, שבו מתבצעות פעולות שונות לפי מצבי המערכת המשתנים. מצבים אלו יכולים לקרות כאשר משתמשים במערכת ברצף תרחישים שונים. דוגמה לסוג בקרה רציפה היא זו המתבצעת במעלית, שמשתמשת בלוגיקה שמתבססת במצב המערכת לצורך ביצוע פעולות בתגובה למצב הנוכחי והוראות המשתמשים.

בפיתוח מוקדם של בקרה רציפה נעשה שימוש בלוגיקה עם ממסרים (relay logic), שבה ממסרים חשמליים חיברו בין מגעי חשמליים כדי להתחיל או להפסיק את פעולת מכשיר חשמלי.

בקרה ממוחשבת (computer control)

מחשבים מסוגלים לבצע גם בקרה סדרתית (sequential control) ובקרה עם משוב (feedback control), ובמקרים רבים מחשב אחד מבצע את שני סוגי הבקרה בישום תעשייתי. בקרים עם לוגיקה שניתנת לתכנות  (- PLCs Programmable Logic Controllers( הם מיקרופרוססורים מיוחדים שמסוגלים להחליף ככיבי חומרה רבים, כגון קוצבי זמן (timers) ושומרי רצף (sequencers) שבהם משתמשים או השתמשו במערכות עם ממסרים חשמליים. מחשבים לבקרת תהליכים  (process control computers( לצרכים כלליים החליפו באופן הדרגתי את הבקרים הנפרדים (stand-alone controllers), וכתוצאה מחשב אחד מסוגל לבצע פעולות בקרה שהיו מבוצעים ע"י מאות בקרים נפרדים. מחשבים מסוג זה מסוגלים לעבד מידע מרשת של בקרים מסוג PLC, מכשירים ובקרים שונים ( כגון בקרים מסוגPID  – Proportional-Integral-Derivative) כדי לממש בקרה ואוטמציה אופיינית של משתנים נפרדים רבים, או לממש אלגוריתמים מורכבים לצורך בקרה, תוך שימוש בנתוני כניסה רבים ומניפולציות מתמטיות. הם גם מנתחים נתונים ויוצרים מצגות גרפיות בזמן אמת ודו"חות עבור המפעילים, המהנדסים והמנהלים.

כלי אוטומציה

מהנדסים מסוגלים עכשיו לבצע בקרה נומרית (numerical control) של מכשירים אוטומטיים. התוצאה  היא טווח של אפליקציות ופעילויות שגדל במהירות. טכנולוגיות שנעזרות במחשבים  (Computer-Aided Technologies) משמשות עכשיו כבסיס לכלים מתמטיים וארגוניים לפיתוח מערכות מורכבות. שתי דוגמאות בולטות של תוכנות  בשימוש הן: CAD Computer-Aided Design) (ו-  CAM Computer-Aided Manufacturing)).

טכנולוגיית האינפורמציה, ביחד עם המכשור והתהליכים התעשייתיים החדשניים, עוזרים בייצוב, מימוש וניטור של מערכות הבקרה. עוד דוגמה של מע' בקרה תעשייתית היא הבקר מסוג PLC. בקרים אלו הם מחשבים מחוזקים בשימוש תדיר בסנכרון זרימה של נתוני כניסה מגששים עם זרימה של נתוני יציאה למכשירי הפעלה.

ממשקי אדם-מכונה (- HMIs Computer-Human Interfaces ) משמשים לתקשור המפעילים עם בקרי PLC ומחשבים אחרים.

להלן רשימה של חלק מכלי האוטומציה העיקריים:

  1. DCS – Distributed Control System
  2. HMI – Human Machine Interface
  3. SCADA – Supervisory Control and Data Acquisition
  4. PLC – Programmable Logic Controller
  5. Instrumentation
  6. Motion control
  7. Robotics

 

  • סמארט לוג'יק מתמחה בתכנון וביצוע פרויקטים הנדסיים בתחום הבקרה האוטומציה, בקרה מפעלית, בקרות תהליךבקרות מבנה  BMS.

איך מעדכנים גרסת קושחה (Firmware) לבקר אלן ברדלי

להלן שלבים בהורדת גרסה לבקר CompactLogix

בקרי אלן-ברדלי (Allen-Bradley) הם בקרים מהמובילים בשוק ומן המוערכים ביותר בשוק האוטומציה והבקרה.

1.יש לאתר את סוג ודגם הבקר המדויק באתר:

בחירת דגם בקר אלן ברדלי

2. לבחור את גרסת הקושחה אליה נרצה לעבור:

בחירת גרסת קושחה לבקר אלן ברדלי

3. האתר יכין לנו גרסת Control-Flash מותאמת לפי הבחירה שעשינו להורדה, נבצע עדכון קשוחה רגיל.

תצוגת Control-Flash

4. כעת יש לפתוח את הפרוייקט הקיים שנרצה להוריד לו גרסה ולשמור אותו בפורמט L5K

5. נפתח פרויקט זמני חדש בRSLogix5000 ונבחר בבקר כלשהו (לא חשוב איזה) עם מספר הגרסה אליה נרצה לעבור, בדרך זו בפתיחת הפרויקט הבא אנו מבטיחים שהוא יפתח כברירת מחדל את הגרסה שנרצה לעבור אליה ולא את הגרסה הכי גבוהה שמותקנת אצלנו.

6. לאחר שנוצר הפרויקט הזמני ניתן לסגור אותו ולפתוח פרויקט חדש, נוודא ב(HELP) שאכן נפתחה הגרסה שרצינו ונבצע FILE->OPEN לפרויקט הL5K ששמרנו מקודם.

7. בתיבה קטנה למטה הוא ישאל לאיזה גרסה נרצה לשנות את הפרויקט ושם נעדכן מהגרסה הגבוהה לנמוכה יותר