Sanoat Avtomatizatsiyasi: PLK Dasturlash Boʻyicha Toʻliq Qoʻllanma

Sanoat avtomatizatsiyasi butun dunyoda ishlab chiqarish, energetika, transport va boshqa ko‘plab sohalarda inqilob qilmoqda. Ushbu inqilobning markazida sanoat jarayonlarini boshqaradigan va avtomatlashtiradigan maxsus kompyuter — Programmalashtiriladigan Mantiqiy Kontroller (PLK) yotadi. Ushbu qo'llanma PLK dasturlashining asoslari, qo'llanilishi, eng yaxshi amaliyotlari va kelajakdagi tendentsiyalarini o'z ichiga olgan keng qamrovli sharhni taqdim etadi.

PLK nima?

Programmalashtiriladigan Mantiqiy Kontroller (PLK) - bu elektromexanik jarayonlarni avtomatlashtirish uchun ishlatiladigan raqamli kompyuter, masalan, zavod konveyerlaridagi uskunalarni, attraksionlarni yoki yoritish moslamalarini boshqarish. PLKlar raqamli va analog kirish va chiqishlarning ko'p sonli konfiguratsiyalari, kengaytirilgan harorat diapazonlari, elektr shovqinlariga chidamlilik hamda tebranish va zarbalarga qarshilik ko'rsatish uchun mo'ljallangan. Mashina ishini boshqarish dasturlari odatda batareya bilan quvvatlanadigan yoki o'chmaydigan xotirada saqlanadi.

Umumiy maqsadli kompyuterlardan farqli o'laroq, PLKlar sanoat muhiti uchun maxsus ishlab chiqilgan. Ular mustahkam, ishonchli va haddan tashqari harorat, namlik va tebranish kabi og'ir sharoitlarga bardosh bera oladi. Ularning modulli dizayni muayyan dastur talablariga javob berish uchun osonlikcha kengaytirish va sozlash imkonini beradi.

Nima uchun sanoat avtomatizatsiyasi uchun PLKlardan foydalanish kerak?

PLKlar an'anaviy rele asosidagi boshqaruv tizimlariga nisbatan ko'plab afzalliklarga ega bo'lib, ularni sanoat avtomatizatsiyasi uchun afzal ko'rilgan tanlovga aylantiradi:

Moslashuvchanlik: PLKlarni o'zgaruvchan jarayon talablariga moslashish uchun osongina qayta dasturlash mumkin. Bu esa rele asosidagi tizimlarda ko'pincha talab qilinadigan simlarni qayta ulash zaruratini yo'qotadi.
Ishonchlilik: PLKlar og'ir sanoat sharoitlari uchun mo'ljallangan va yuqori ishonchlilik hamda uzluksiz ishlash vaqtini taklif qiladi.
Tejamkorlik: PLKning dastlabki narxi rele asosidagi tizimdan yuqori bo'lishi mumkin bo'lsa-da, ishlamay qolish vaqtining kamayishi, texnik xizmat ko'rsatish va energiya sarfini tejash hisobiga uzoq muddatli tejamkorlik ko'pincha dastlabki sarmoyani oqlaydi.
Diagnostika: PLKlar operatorlarga muammolarni tezda aniqlash va bartaraf etish imkonini beruvchi ilg'or diagnostika imkoniyatlarini taqdim etadi.
Integratsiya: PLKlarni Boshqaruv nazorati va ma'lumotlarni yig'ish (SCADA) tizimlari va Inson-Mashina Interfeyslari (HMI) kabi boshqa sanoat avtomatizatsiya tizimlari bilan osongina integratsiya qilish mumkin.

PLK Dasturlash Asoslari

PLK dasturlash PLK avtomatlashtirilgan jarayonni boshqarish uchun bajaradigan ko'rsatmalar to'plamini yaratishni o'z ichiga oladi. PLK dasturlash uchun bir nechta dasturlash tillari keng qo'llaniladi, jumladan:

Releli mantiq (LD): Releli mantiq eng keng tarqalgan PLK dasturlash tilidir. Bu elektr rele zanjirlariga o'xshash belgilardan foydalanadigan grafik til. Uni o'rganish va tushunish oson, ayniqsa rele asosidagi tizimlar bilan tanish bo'lgan elektrchilar va texniklar uchun.
Funksional bloklar diagrammasi (FBD): FBD AND, OR, taymerlar va hisoblagichlar kabi turli funktsiyalarni ifodalash uchun funksiya bloklaridan foydalanadigan grafik til. U murakkab boshqaruv dasturlari uchun juda mos keladi.
Strukturalashtirilgan matn (ST): ST - bu Pascal yoki C ga o'xshash yuqori darajali matnga asoslangan til. U murakkab algoritmlar va matematik hisob-kitoblar uchun javob beradi.
Ko'rsatmalar ro'yxati (IL): IL past darajadagi, assemblerga o'xshash til. U PLKning ichki registrlari va xotirasiga to'g'ridan-to'g'ri kirishni ta'minlaydi.
Ketma-ket funksiyalar sxemasi (SFC): SFC - bu boshqaruv jarayonidagi operatsiyalar ketma-ketligini ifodalovchi grafik til. U murakkab ketma-ket boshqaruv tizimlarini loyihalash va amalga oshirish uchun foydalidir.

Releli Mantiq Dasturlash

Releli mantiq elektr zanjirlarini ifodalovchi "pog'onalar" tushunchasiga asoslanadi. Har bir pog'ona kirish shartlari (kontaktlar) va chiqish harakatlaridan (g'altaklar) iborat. PLK releli mantiq dasturini yuqoridan pastga qarab skanerlaydi va har bir pog'onani baholaydi. Agar pog'onadagi kirish shartlari rost bo'lsa, chiqish g'altagi faollashadi. Mana oddiy misol:

  --]( )--------------------( )--
  | 1-Kirish               1-Chiqish |
  --]( )--------------------( )--

Ushbu misolda, agar 1-Kirish rost bo'lsa (masalan, sensor faollashtirilgan bo'lsa), 1-Chiqish faollashadi (masalan, motor ishga tushadi).

Funksional Bloklar Diagrammasi Dasturlash

Funksional bloklar diagrammalari (FBD) AND, OR, taymerlar, hisoblagichlar va PID kontrollerlari kabi funktsiyalarni ifodalash uchun bloklardan foydalanadi. Boshqaruv algoritmini yaratish uchun ushbu bloklarning kirish va chiqishlari ulanadi. Masalan:

     +-------+
Kirish1-->| AND   |--> Chiqish
Kirish2-->|       |
     +-------+

Ushbu FBD AND mantiqiy elementini ko'rsatadi. Chiqish faqat Kirish1 va Kirish2 rost bo'lgandagina rost bo'ladi.

Strukturalashtirilgan Matn Dasturlash

Strukturalashtirilgan matn (ST) murakkabroq matematik amallar va mantiqiy ifodalarni bajarishga imkon beradi. U yuqori darajadagi dasturlash tiliga o'xshaydi, bu uni murakkab algoritmlar uchun mos qiladi.

IF Kirish1 AND (Kirish2 OR Kirish3) THEN
  Chiqish := TRUE;
ELSE
  Chiqish := FALSE;
END_IF;

Ushbu ST kod parchasi shartli operatsiyani bajaradi. Agar Kirish1 rost va Kirish2 yoki Kirish3 rost bo'lsa, Chiqish TRUE qiymatini oladi; aks holda, u FALSE qiymatini oladi.

PLK Dasturlash Ish Jarayoni

Odatdagi PLK dasturlash ish jarayoni quyidagi bosqichlarni o'z ichiga oladi:

Ilovani aniqlash: Avtomatlashtirilishi kerak bo'lgan jarayonni, jumladan kirishlar, chiqishlar va boshqaruv mantig'ini aniq belgilang.
PLKni tanlash: Ilovaning K/Ch sig'imi, xotirasi, ishlov berish quvvati va aloqa imkoniyatlari bo'yicha talablariga javob beradigan PLKni tanlang.
Boshqaruv mantig'ini loyihalash: Tegishli dasturlash tilidan (masalan, releli mantiq, FBD, ST) foydalanib, PLK dasturini ishlab chiqing.
Simulyatsiya va sinov: PLK dasturini sinab ko'rish va uning funksionalligini tekshirish uchun simulyatsiya dasturidan foydalaning.
Yuklash va ishga tushirish: PLK dasturini PLKga yuklang va tizimni haqiqiy uskunalar bilan sinab ko'rib ishga tushiring.
Texnik xizmat ko'rsatish va nosozliklarni bartaraf etish: PLK tizimiga muntazam texnik xizmat ko'rsating va yuzaga keladigan har qanday muammolarni bartaraf eting.

PLK Tizimining Asosiy Komponentlari

A PLK tizimi odatda quyidagi asosiy komponentlardan iborat:

CPU (Markaziy protsessor): Dasturni bajarish va K/Ch modullarini boshqarish uchun mas'ul bo'lgan PLKning "miyasi".
Quvvat manbai: PLK ishlashi uchun zarur bo'lgan quvvatni ta'minlaydi.
Kirish modullari: Maydondagi sensorlar va boshqa kirish qurilmalaridan signallarni qabul qiladi. Masalan, yaqinlik sensorlari, bosim sensorlari va harorat sensorlari.
Chiqish modullari: Maydondagi aktuatorlar va boshqa chiqish qurilmalariga signallarni yuboradi. Masalan, motorlar, klapanlar va chiroqlar.
Dasturlash qurilmasi: PLK dasturini yaratish, tahrirlash va yuklash uchun ishlatiladi. Bu odatda PLK dasturlash dasturini ishga tushiradigan kompyuterdir.
Aloqa interfeyslari: PLKga HMIlar, SCADA tizimlari va boshqa PLKlar kabi boshqa qurilmalar bilan aloqa qilish imkonini beradi. Umumiy interfeyslar Ethernet, serial va fieldbusni o'z ichiga oladi.

PLKlarning Turli Sanoat Sohalarida Qo'llanilishi

PLKlar keng ko'lamli sanoat sohalari va ilovalarda qo'llaniladi, jumladan:

Ishlab chiqarish: Yig'ish liniyalari, robotli payvandlash, qadoqlash, materiallarga ishlov berish va jarayonlarni boshqarish. Masalan, avtomobil ishlab chiqarishda PLKlar payvandlash, bo'yash va yig'ish operatsiyalarini bajaradigan robotlarni boshqaradi.
Energetika: Elektr energiyasini ishlab chiqarish, taqsimlash va uzatish; neft va gaz qazib olish va qayta ishlash; qayta tiklanadigan energiya tizimlari. PLKlar elektr stansiyalarining ishlashini nazorat qiladi va boshqaradi, samarali va ishonchli energiya ishlab chiqarishni ta'minlaydi.
Transport: Yo'l harakatini boshqarish tizimlari, temir yo'l signalizatsiyasi, aeroport yuklariga ishlov berish va avtomatlashtirilgan boshqariladigan transport vositalari (AGV). PLKlar poyezdlar harakatini boshqaradi, xavfsiz va samarali temir yo'l operatsiyalarini ta'minlaydi.
Suv va oqava suvlarni tozalash: Nasoslarni boshqarish, klapanlarni boshqarish va suv sifati parametrlarini kuzatish. PLKlar tozalash jarayonini avtomatlashtiradi, iste'mol uchun toza va xavfsiz suvni ta'minlaydi.
Bino avtomatizatsiyasi: HVAC boshqaruvi, yoritishni boshqarish, xavfsizlik tizimlari va liftni boshqarish. PLKlar energiya sarfini optimallashtiradi va bino qulayligini yaxshilaydi.
Oziq-ovqat va ichimliklar sanoati: Dozalash, aralashtirish, to'ldirish va qadoqlash. PLKlar barqaror mahsulot sifati va samarali ishlab chiqarish jarayonlarini ta'minlaydi.

PLK Dasturlash Bo'yicha Eng Yaxshi Amaliyotlar

PLKning ishonchli va samarali ishlashini ta'minlash uchun PLK dasturlashning eng yaxshi amaliyotlariga rioya qilish muhim:

Modulli dizayndan foydalaning: PLK dasturini kichikroq, qayta ishlatiladigan modullarga ajrating. Bu dasturni tushunish, saqlash va nosozliklarni bartaraf etishni osonlashtiradi.
Kodingizni hujjatlashtiring: Kodning har bir bo'limining funksionalligini tushuntirish uchun PLK dasturiga sharhlar qo'shing. Bu texnik xizmat ko'rsatish va nosozliklarni bartaraf etish uchun zarur.
Mazmunli o'zgaruvchi nomlaridan foydalaning: Har bir o'zgaruvchining maqsadini aniq ko'rsatadigan tavsiflovchi o'zgaruvchi nomlaridan foydalaning.
Xatoliklarni qayta ishlashni joriy qiling: Xatoliklarni aniqlash va ularga javob berish uchun PLK dasturiga xatoliklarni qayta ishlash tartiblarini qo'shing.
To'liq sinovdan o'tkazing: PLK dasturini maydonga joylashtirishdan oldin uni to'liq sinovdan o'tkazing. Dasturni xavfsiz va nazorat qilinadigan muhitda sinab ko'rish uchun simulyatsiya dasturidan foydalaning.
Sanoat standartlariga rioya qiling: IEC 61131-3 kabi PLK dasturlash bo'yicha sanoat standartlari va eng yaxshi amaliyotlariga rioya qiling.
PLKingizni xavfsizlantiring: PLKni ruxsatsiz kirish va kiberhujumlardan himoya qilish uchun xavfsizlik choralarini amalga oshiring.

SCADA va HMI Integratsiyasi

PLKlar ko'pincha operatorlarga avtomatlashtirilgan jarayonning keng qamrovli ko'rinishini taqdim etish uchun Boshqaruv nazorati va ma'lumotlarni yig'ish (SCADA) tizimlari va Inson-Mashina Interfeyslari (HMI) bilan birlashtiriladi. SCADA tizimlari PLKlar va boshqa qurilmalardan ma'lumotlarni yig'adi, bu esa operatorlarga butun jarayonni markaziy joydan kuzatish va boshqarish imkonini beradi. HMIlar operatorlarga PLK bilan o'zaro ishlash va jarayon ma'lumotlarini ko'rish uchun grafik interfeysni taqdim etadi. Ular inson operatorlariga sanoat jarayonlarini samarali kuzatish va boshqarish imkonini beradi.

Masalan, suv tozalash inshootidagi SCADA tizimi nasoslar, klapanlar va sensorlarni boshqaradigan PLKlardan real vaqtdagi ma'lumotlarni ko'rsatishi mumkin. Operatorlar SCADA tizimidan belgilangan qiymatlarni sozlash, uskunalarni ishga tushirish yoki to'xtatish va signal sharoitlarini kuzatish uchun foydalanishlari mumkin. HMI zavod sxemasining vizual tasvirini taqdim etib, har bir komponentning holatini ko'rsatadi.

PLK Dasturlashidagi Kelajakdagi Tendensiyalar

PLK texnologiyasi zamonaviy sanoat avtomatizatsiyasi talablariga javob berish uchun doimiy ravishda rivojlanib bormoqda. PLK dasturlashining asosiy tendentsiyalaridan ba'zilari quyidagilardir:

Ochiq manbali dasturiy ta'minotdan foydalanishning ortishi: Ochiq manbali dasturiy ta'minot sanoat avtomatizatsiyasida tobora ommalashib bormoqda va ko'proq moslashuvchanlik va sozlash imkoniyatini taklif qilmoqda.
Bulutli integratsiya: PLKlar tobora ko'proq bulutga ulanmoqda, bu masofadan nazorat qilish, boshqarish va ma'lumotlarni tahlil qilish imkonini beradi. Bu bashoratli texnik xizmat ko'rsatish va operatsion samaradorlikni oshirish imkonini beradi.
Kiberxavfsizlikni kuchaytirish: PLKlar ko'proq ulanib borar ekan, kiberxavfsizlik tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda. Ishlab chiqaruvchilar PLKlarni kiberhujumlardan himoya qilish uchun xavfsizlik choralarini amalga oshirmoqdalar.
Chekka hisoblash (Edge Computing): Chekka hisoblash ma'lumotlarni manbaga yaqinroq qayta ishlashni o'z ichiga oladi, bu esa kechikishni kamaytiradi va javob vaqtini yaxshilaydi. Bu real vaqt rejimida boshqarishni talab qiladigan ilovalar uchun ayniqsa muhimdir.
Sun'iy intellekt (AI) va Mashinaviy o'rganish (ML): AI va ML PLK ish faoliyatini yaxshilash va sanoat jarayonlarini optimallashtirish uchun ishlatilmoqda. Masalan, AI algoritmlari uskunalarning ishdan chiqishini bashorat qilish va energiya sarfini optimallashtirish uchun ishlatilishi mumkin.

PLK Dasturlash bo'yicha Trening va Resurslar

Malakali PLK dasturchisi bo'lish uchun tegishli ta'lim va tajribaga ega bo'lish zarur. Bir nechta o'quv variantlari mavjud, jumladan:

Onlayn kurslar: Ko'plab onlayn kurslar turli dasturlash tillari va PLK platformalarini o'z ichiga olgan PLK dasturlash bo'yicha trening taklif qiladi.
Texnik maktablar: Texnik maktablar va kasb-hunar kollejlari o'zlarining avtomatizatsiya va boshqaruv dasturlari doirasida PLK dasturlash kurslarini taklif qilishadi.
PLK ishlab chiqaruvchilarining treninglari: PLK ishlab chiqaruvchilari o'zlarining maxsus PLK platformalari bo'yicha o'quv kurslarini taklif qilishadi.
Ish joyida o'qitish: Ish joyida o'qitish PLK dasturlash va nosozliklarni bartaraf etish bo'yicha amaliy tajriba beradi.

Treningdan tashqari, PLK dasturchilariga yordam berish uchun bir nechta resurslar mavjud:

PLK ishlab chiqaruvchilarining veb-saytlari: PLK ishlab chiqaruvchilarining veb-saytlari hujjatlar, dasturiy ta'minot yuklamalari va texnik yordamni taqdim etadi.
Onlayn forumlar: Onlayn forumlar PLK dasturchilariga savollar berish, bilim almashish va loyihalar bo'yicha hamkorlik qilish uchun platforma yaratadi.
PLK dasturlash kitoblari: Bir nechta kitoblar PLK dasturlash tushunchalari va texnikalarini keng qamrovli yoritib beradi.

Global Standartlar va Qoidalar

PLK dasturlash va sanoat avtomatizatsiyasi turli xalqaro standartlar va qoidalarga bo'ysunadi. Ba'zi muhim standartlar quyidagilarni o'z ichiga oladi:

IEC 61131-3: Ushbu xalqaro standart programmalashtiriladigan mantiqiy kontrollerlar (PLKlar) uchun dasturlash tillarini belgilaydi.
ISO 13849: Ushbu standart boshqaruv tizimlarining xavfsizlik bilan bog'liq qismlari uchun xavfsizlik talablarini belgilaydi.
UL 508: Ushbu standart sanoat boshqaruv uskunalarini qamrab oladi.
CE Belgisi: Bu belgi mahsulotning Yevropa Ittifoqi sog'liqni saqlash, xavfsizlik va atrof-muhitni muhofaza qilish standartlariga mos kelishini bildiradi.

Ushbu standartlar va qoidalarga rioya qilish sanoat avtomatizatsiya tizimlarining xavfsizligi va ishonchliligini ta'minlash uchun zarurdir.

Xulosa

PLK dasturlash sanoat avtomatizatsiyasi mutaxassislari uchun muhim mahoratdir. PLKlar sanoat jarayonlarini avtomatlashtirishda, samaradorlikni oshirishda va xarajatlarni kamaytirishda hal qiluvchi rol o'ynaydi. PLK dasturlash asoslarini tushunish, eng yaxshi amaliyotlarga rioya qilish va so'nggi tendentsiyalardan xabardor bo'lish orqali muhandislar va texniklar PLK asosidagi avtomatizatsiya tizimlarini samarali loyihalashlari, joriy etishlari va qo'llab-quvvatlashlari mumkin.

Avtomobil yig'ish liniyalaridan tortib suv tozalash inshootlarigacha, PLKlar butun dunyodagi sanoat sohalarini o'zgartirmoqda. Texnologiya rivojlanishda davom etar ekan, PLK dasturchilarining roli sanoat avtomatizatsiyasining kelajagini shakllantirishda yanada muhimroq bo'ladi.