تبلیغات
بانک مقالات و نرم افزارهای برق - كنترل كننده اتوماسیون قابل برنامه یزی programmable Automation controller


 
PAC ها كه امروزه توسط برخی از تولیدكنندگان بزرگ اتوماسیون ساخته می شوند رفته رفته جای خود را در میان سامانه های كنترل باز كرده و از مقبولیت قابل توجه ای برخوردار شده اند .
 در حقیقت می توان PAC را تلفیقی از كارآیی PC و قابلیت اطمینان plc قلمداد نمود .
در ادامه مطلب پیدایش PAC،تفاوت آن با PC و plc و نقش PAC در شكل دهی آینده علم اتوماسیون مورد بحث و بررسی قرار گرفته است .

واژه اختصاری PAC به معنی ( كنترل كننده اتوماسیون قابل برنامه ریزی ) بوده و توسط(Automation research coporation( ARC   ارائه شده است .
این واژه برای توصیف نسل جدیدی از ابزارهای صنعتی كه تركیبی از ویژگی های plc,PC را بصورت توام در بردارند بكار گرفته می شود . واژه
PAC  هم توسط فروشندگان قدیمی plc برای توصیف جدیدترین سامانه هایشان و هم توسط شركتهای ارائه دهنده محصولات كنترل مبتنی بر PC برای توصیف هسته های سخت افزاری مورد استفاده در كنترل بكار گرفته می شود .

قابلیت های بینایی و اندازه گیری در PAC:
National instrumments با استفاده از تجربیات و توانمندیهایی كه در زمینه اندازه گیری دارد ، PAC را به سامانه ای فراتر از یك ابزار I/o ساده تبدیل كرده و قابلیت هایی همچون بینایی ماشین و اندازه گیریهای با سرعت بالاتر را به آن افزوده است . در بسیاری از كاربرد های صنعتی نیاز به اندازه گیری های با سرعت بالا جهت اموری همچون سنجش ارتعاش و یا بررسی كیفیت انرژی وجود دارد .

در كنترل وضعیت ماشین های دوار ، تعیین زمان بندی عملیات تعمیر و نگهداری ، تشخیص میزان استهلاك موتور و تنظیم الگوریتم های كنترل به جمع آوری داده های مربوطه نیاز داریم .
داده ها توسط سامانه های جمع آوری داده ها یا ابزار دقیق مستقل جمع آوری می شوند و با استفاده از یك گذرگاه ارتباطی به سامانه كنترل راسال می گردند .

PAC های تولید شده توسط National INstrumments با جمع آوری میلیون ها داده ها در هر ثانیه می توانند عملیات اندازه گیری را با دقت بالایی انجام دهند و سپس داده های مذكور برای پردازش سریع به
سامانه های كنترل بفرستند .

مهندسین در صورت استفاده از PAC همچنین می توانند قابلیت بینایی را به سامانه های كنترل خود بیفزایند . در مراحل تولید ، نقص ها و اشتباهات زیادی وجود دارد كه با كمك كنترل دیداری قابل تشخیص هستند . تشخیص این عیوب توسط روش های سنتی اندازه گیری مشكل است .
كاربردهای رایج بینایی عبارتند از بازرسی قطعات به منظور بررسی كیفیت تولید یا مونتاژ آنها ، برای مثال تاثیر صحیح بودن جایگاه قطعات بر روی برد مدار چاپی ، تشخیص كاراكتر با استفاده از نور (optical character recognition)(OCR) به منظور یافتن نواقص موجود در محصولات تولید شده یا دسته بندی آنها براساس معیار كیفیت .

اخیرا بسیاری از پلنت ها از
دوربین های هوشمندی استفاده می كنند كه با كنترل فرآیند در ارتباط هستند .

PAC اندازه گیری های با سرعت بالا بینایی ماشین را با كنترل منطقی ادغام می كند و به واسطه برخورداری از قابلیت كنترل حركت نیاز مهندسین از نرم افزارها و سخت افزارهای مجزا و ناهمگون می سازد .

PAC نیاز به سخت افزارهای سفارشی را برطرف می سازد .

اگرچه در حال حاضر PAC  ها جدیدترین كنترل كننده قابل برنامه ریزی هستند ولی در آینده به سمت فن آوری جاگذاری شده (Embedded) خواهند رفت . توانایی استفاده از نرم افزار برای تعریف سخت افزار یك مثال در این زمینه است .

ابتدا در مورد FPGA ها و بعد در رابطه با نرم افزار
lab view در كاركردن با PAC بحث می كنیم . FPGA ها قطعات الكترونیكی برای طراحی تراشه های سفارشی و دارای كاربرد خاص مورد استفاده قرار می گیرند .

و با استفاده از آنها می توان وسیله های جدیدی را تا حد زیادی هوشمند نمود .

این FPGA ها از بلوك های منطقی شكل پذیر كه می توانند توابع مختلفی را اجرا كنند .

اتصالات قابل تغییر مانند سوئیچ بلوك های I/o تابع را به یكدیگر وصل می نمایند و بلوك هایی كه داده ها را وارد تراشه و از آن خارج می كنند ، تشكیل شده اند.

FPGA رایانه ای است كه می توان به صورت جزء به جزء سیم بندی های مدار داخلی آن را به منظور تطبیق با یك نیاز خاص تغییر داد .

فن آوری FPGA  در اختیار طراحانی قرار گرفته است كه در زمینه زبان های برنامه نویسی سطح پایین مانند VHDL مهارت دارند . با وجود این امروزه مهندسین كنترل می توانند برای قراردادن
الگوریتم سفارشی كنترل بر روی تراشه های FPGA از lab view استفاده كنند . این قابلیت مهندسین را قادر می سازد تا توابع حساس زمانی همچون آشكار سازی محدوده و تقرب و نیز مانیتورینگ و وضعیت حسگرها را به صورت سخت افزاری اجرا نمایند .

بدلیل اینكه الگوریتم كنترل مستقیما به صورت سخت افزاری بر روی سیلیكن پیاده سازی می شوند . این امكان برای مهندسین وجود دارد كه به سرعت برنامه های كاربردی را قارد به ادغام پروتكل های ارتباطی سفارشی یا حلقه های كنترل كه با سرعت بالا هستند طراحی كنند . به طوری كه با استفاده از این فناوری ، پیاده سازی حلقه كنترل دیجیتال با سرعت 1mhz و حلقه های كنترل آنالوگ با سرعتی 200 khz تبدیل به امری عادی شده است .


استفاده از lab view  در كاربرد های كنترلی :

به دلیل قابلیت های lab view  و امكان برنامه نویسی در محیط های گرافیكی كه كاری بسیار آسان تلقی می شود ، PAC  های مبتنی برlab view  برای كابردهایی كه دارای نیازمندیهای زیر هستند بسیار مناسبند .

-گرافیك قوی :

از آنجایی كه برنامه نویس lab view  اصولا كار خود را در یك محیط گرافیكی انجام می دهد بنابراین همگام با روند نوشتن برنامه ، محیط گرافیكی و HMI مطلوب خود بخود ایجاد می شود .

-اندازه گیری :

( شامل جمع آوری داده ها با سرعت بالا ، بینایی ماشین و حركت ).

National INstrumments در زمینه
ساخت i/o های سرعت بالا ، از جمله سامانه های تصویری ، پیشینه ای بسیار قوی دارد . بنابراین می توان با استفاده از این سامانه ها اطلاعات جمع آوری شده از حسگرهای ارتعاش یا سامانه های بینایی را بصورت مستقیم وارد سامانه كنترل نمود .

 قابلیت پردازشی :

در بعضی برنامه ها ، كاربرد نیاز به الگوریتم های كنترلی خاص ، پردازش پیشرفته سیگنال یا ثبت داده دارد .
lab view می تواند كد كنترل سفارشی تولید شده در محیط ni یا ابزارهای شركت های ثالث را بپذیرد ، الگوریتم های مختلف پردازش سیگنال همانند JTFA را پیاده سازی كند یا داده ها را بصورت محلی یا غیر محلی ثبت نماید .

انعطاف پذیری سخت افزار :

با استفاده از lab view   می توان كدی را طراحی نمود كه بر روی هسته های سخت افزاری مختلفی از جمله PC، كنترل كننده های جاگذاری شده ، تراشه های FPGA یا pda دستی قابل اجرا باشد .

-ارتباطات قوی :

lab view  انتقال داده در سرتاسر بنگاه اقتصادی را براساس استاندارد و واسط های كاربر از طریق جستجوگر وب تسهیل نمود .


PAC  های ارائه شده توسط National instrumments
National instrumments پنچ سخت افزار PAC مبتنی بر lab view  را عرضه می كند . PXI    كه یك PAC 
استاندارد صنعتی بر معماری comPACt PCi  و سامانه ای صنعتی ، مقاوم ، كم حجم و مدولار است . سامانه PXI    به وسیله یك كنترل كننده جاگذاری شده دارای پردازنده چند گیگا هرتزی با كارائی بالا كنترل می شود . مدول های این سامانه توسط National instrumments یا شركت های ثالث تولید كننده comPACt PCi , PXI     ارائه می شود
.PXI    شامل گسترده ترین طیف i/o  شامل i/o  های آنالوگ با ایزو لاسیون 1000v ، i/o  دیجیتالی با تراكم بالا ، مدول های دریافت و پردازش تصویر frame grabber ) )جهت كاربرد های بینایی ماشین و هناهنگ كننده حركت چند محوری است . اتصال سامانه PXI    به كابل های رابط ورودی و خروجی از طریق اتصالات جلوی سامانه صورت می گیرد . سخت افزار PXI    طیف گسترده ای از مدول های اندازه گیری را اختیار را در اختیار ما قرار می دهد . و امكان برقراری ارتباط با ابزارهای فیلد را كه از device net , CAN  
Foundation fieldbus , modbus  , rs –485, rs-232 استفاده می كنند ، فراهم می كند .
مجموعه محصولات comPACt field poINt   شامل مدول های i/o  آنالوگ و دیجیتال و كنترل كننده های قابل تعویض در هنگام كاركرد سامانه  (hot – swappable )  با واسطه های اترنت و سریال می باشد . مدول های i/o می توانند به طور مستقیم به ترموكوپل ها ، RTD    ها ، كرنش سنجها ،
حسگرها 4~20ma و سیگنال های 0~ 250 vac , 5~ 30 vdc متصل می شوند .

شبكه ارتباطی comPACt field poINt   به طور خودكار اندازه گیریهای ثبت شده را از طریق شبكه ethernet  به دیگر بخش های سامانه منتقل می كند . می توان به نقاط i/o كه در نقاط نزدیك یا در فاصله چند مایلی قرار گرفته ساده نرم افزاری دسترسی پیدا نمود .
comPACt field poINt با استفاده از یك واسط نرم افزاری ساده به سرعت نصب و برنامه ریزی می شود و در عین حال از توان كافی برای انجام عملیات پیچیده كنترل ، ثبت داده و ارتباطات برخوردار است .

comPACt vision system  یك پردازنده قدرتمند ساخت INtel  را در كنار یك تراشه FPGA, i/o دیجیتال و سه درگاه 4و 13 بكار می گیرد .

افزایش انعطاف پذیری برنامه های كاربردی با استفاده از PAC  :
PAC systems ُُِّّRX3i

GE fanue Automation  به عنوان عضوی از مجموعه تجاری GE INfrastructure ، اخیرا
كنترل كننده جدید PAC system ُُِّّRX3i را به بازار معرفی نموده است . این كنترل كننده در حال حاضر آخرین عضو خانواده PAC systems محسوب می شود .

این راه حل جدید یك موتور كنترل و یك محیط برنامه ریز فراگیر را كه به برنامه كاربردی قابلیت جابجایی از یك سامانه به سامانه دیگر را می دهد در بر می گیرد . بدین ترتیب در بین انتخاب هایی كه در زمینه كنترل كننده وجود دارد همگرایی ایجاد می شود . این مطلب گفته danial coetze مدیر تجاری شركت ge fanue Automation در افریقاست . PAC systems ُُِّّRX31  با ارائه همان موتور كنترلی PAC systems rx7i  اتوماسیون را در سطحی بالا  و در قالب یك مجموعه فشرده و با صرفه ی اقتصادی ممكن می سازد . GE faunce قول خود مبنی بر ایجاد قابلیت جابجایی برای برنامه های كاربردی را با ارائه PAC systems ُُِّّRX3i عملی ساخته است .
به گفته coetze  ، این موتور كنترلی كارآیی بالایی را روی سكوهای فرم های متعدد ایجاد می كند و به سازندگان تجهیزات اصلی (OME  ) و كاربران نهایی اجازه می دهد تا دقیقا سخت افزاری را برای سامانه كنترلی خود انتخاب نمایند كه به بهترین شكل پاسخگوی نیازهای آنان باشد به گفته coetze  شركت GE faunue از طریق ابداع خانواده ی
PAC systems جنبه های عمده و اساسی مهندسی و كسب و كار نظیر بازدهی بالا و قدرت تولید بیشتر و همچنین ارتباطات باز را به فعلیت رسانده است این فن آوری انعطاف پذیر می تواند به كاربران كمك كند تا كارآیی كلی سامانه های اتوماسیون خود را افزایش دهند ، از هزینه های مهندسی بكاهند و به شكلی كاملا آشكار بر مشكلات مربوط به تغییر كوتاه مدت و بلند مدت سكوی سخت افزاری فائق آیند.

Graiy rdsnick  مدیر تحقیقات گروه مشورتی ARC   می گوید . PAC  هایی چون  rx7i, ُُِّّRX3i جنبه های متعدد یكپارچه سازی را برای OME    ها و كاربران به ارمغان می آورند و ایشان را در راه توسعه  دامنه مهارت های خود در زمینه سامانه های اتوماسیون یاری می نمایند . چنین امری افزایش بازگشت سرمایه ، كاهش هزینه چرخه عمر ، هزینه كمتر مالكیت را برای تولید كنندگان به همراه دارد . براساس گفته Resnick  سازندگان ماشین و OME    ها ترجیح می دهند از راه حل هایی استفاده كنند كه دارای اجزای كمتری بوده و در عین حال در بر گیرنده توابع و عملكرد های متعدد باشند . زیرا چنین محیط توسعه مشترك و یكپارچه ای كه تنها دارای یك ابزار برنامه ریزی و مهندسی برای كل سامانه باشد می تواند تا حد قابل قبولی هزینه های توسعه و پیاده سازی پروژه ها را كاهش دهد . Resnick بر این باور است كه استفاده از PAC  باعث می شود تا بیشتر بر استاندارد های ارتباطات باز و یكپارچه سازی نرم افزاری تاكید شود و تمركز كمتری بر نوع سخت افزار وجود داشته باشد .


كارآیی:

قدرت ُُِّّRX3i در مجموعه غنی
دستور العمل های PAC system ها و نیز سازگاری آنها با نسل های قبلی یعنی مجموعه برنامه های  سری 90- 30 i/o  و سری I/O  90  نهفته است كنترل كننده  ُُِّّRX3i  كارآیی سه كنترل كننده را بصورت یك جا در خود دارد و به كار بر اجازه می دهد آن را در كاربردهای كنترل گستر ، كنترل فرایند و كنترل وقت به كار گیرد. به منظور ارتقاء سرعت عملكرد و حل معضل تبادل اطلاعات ، ُُِّّRX31  به یك  cpu  پنتیوم 300 mhz , و گذرگاه ارتباطی PCi  مجهز شده است ، چنین ویژگی هایی این سامانه را برای كاربردهای پیچیده مناسب ساخته است .

به علاوه این cpu  دارای یك مجموعه دستور العمل قوی است كه عملیات ریاضی ممیز شناور ، آدرس دهی غیر مستقیم و بلوك های پارامتری شده زیر روال را در بر می گیرد . سه نوع وقفه ( زمانبندی شده ، i/o  و عیب یابی مدول ) در این برنامه وجود دارد كه می توانند برای شروع اجرای یك بلوك بكار روند ، سطوح اولویت وقفه ها قابل تغییر است .

كنترل حركت با كارآیی بالا در ُُِّّRX3i  از طریق
مدول های واسط سرو ،  PAC motion digital  انجام می شود . این محصول برای ارتباط با راه اندازها از فیبر نوری استفاده می كنند و بدین ترتیب سرعت و ایمنی سامانه در برابر اغتشاش را افزایش می دهد . موتور ها و تقویت كننده ها می توانند تا 10 متر دورتر از كنترل كننده قرار گیرند . ویژگی های پیشرفته ای از قبیل چرخ دهنده الكترونیكی و ثبت سریع مختصات موقعیت در این سامانه وجود دارد .

سازگاری و انعطاف پذیری :                                         

این سامانه ، گسترده وسیعی از ورودی/ خروجی ها شامل گسسته ، آنالوگ یونیور سال ، آنالوگ با دانسیته بالا ، شمارنده سریع و سخت افزارهای كنترل حركت را پشتیبانی می كند . مدول ورودی آنالوگ یونیور سال ، ولتاژ ، جریان ، RTD   ، ترموكوپل ، فشار ، مقاومت بر مبنای كانال ( per channel) را در بر می گیرد و بدین ترتیب باعث كاهش هزینه سخت افزار می شود . .

منابع تغذیه پرظرفیت جهت تامین انرژی مورد نیاز و یا ایجاد افزونگی در یك رك میتوانند به صورت منفرد و یا كنار هم بكار گرفته شوند .
PAC systems ُُِّّRX3i همچنین دارای i/o  های سریعتر به همراه ابزار عیب یابی به همراه LED  های نشان دهنده و همچنین وقفه های متعدد است چنین امكاناتی فرآیند رفع اشكال را تسهیل می نمایند .

cpu  دارای 10 MB حافظه است كه كاربران را قادر می سازد كه تمام مستندات منطق نردبانی خود را به همراه مستندات ماشین ( نظیر فایل های Excel. Pdf, word  و نقشه های cad  ذخیره نماید . چنین قابلیتی باعث كمك در روند برطرف كردن عیوب و كاهش زمان از كار افتادن سامانه می گردد.


PLC  یا  PAC كدامیك ؟

 Gircha reather مدیر محصولات جمع آوری داده در شركت  national INstrument  می گوید در حقیقت نوع كاربرد است كه تعیین می كند كه چه نوع كنترل كننده ای اعم از PLC  یا PAC  باید بكار گرفته شود .

امروزه عملكرد صحیح فرآیندها متكی بر هزاران سیگنال و داده است كه از طریق وسیله های آنالوگ و دیجیتال با قدرت تفكیك پذیری بالا ،
دوربین های پرسرعت و كنترل كننده های چند محوره حركت است .

Rather  می گوید كاربردهایی همچون تولید با سرعت بالا ، مانیتور بی درنگ ماشین آلات ، كنترل با دقت بالا  و كنترل فرآیندهای پیچیده نیازمند جمع آوری سریع داده ها ، اجرای تحلیل های پیشرفته و پیچیده و الگوریتم های پردازشی است كه باید دارای ویژگی قطعیت باشند .
Plc های پیشرفته می توانند تنها به بخشی و نه تمامی این نیازها پاسخ دهند . مهندسان به ابزارهای محاسباتی همچون پردازنده های ممیز شناور و حافظه های حجیم و پرسرعت نیاز دارند تا بتوانند به بهترین نحو پاسخگوی این نیازها باشند . در PAC  ها  سخت افزارهای متعالف با یك سیستم عامل بی درنگ یكپارچه شده اند و بدین ترتیب یم بسته  سخت افزاری قدرتمند با هزینه ای مناسب در اختیار مهندسان قرار گرفته است .

Tim Robert  یكی از متخصین با تجربه شركت  scheneideer Electric می گوید در هنگامی كه در انتخاب كنترل كننده برای خود سرگردان شده اید و نمی دانید كه باید یك plc  كوچك و یا یك PAC بزرگ را بكار بگیرد ، به ا ندازه و گستردگی كار خود توجه كنید . شاید یك PLC كوچك  همچون نانو plc  نیز پاسخگوی شما باشد و در عین حال بهترین گزینه برای كنترل یك فرآیند پیچیده استفده از PAC  است .


ویژگی های PAC:

Gricha Reather  مدیر بخش جمع آوری داده شركت national INstrument  عقیده دارد كه هدف از ساخت PAC  ها كه دارای قابلیت بسیار پیشرفته ای هستند ، حذف plc از عرصه صنعت نیست . در واقع این دو نوع كنترل كننده می توانند در بسیاری از كاربردهای موجود به عنوان مكمل یكدیگر عمل كنند . بهینه سازی یك بخش خاص از یك خط تولید یا فرآیند با استفاده از PAC به واسطه برخورداری این كنترل كننده از یك معماری باز بسیار ساده است .
برای مثال شما می توانید تغییرات حرارت یك فرآیند را با استفاده از قابلیت تحلیل و كنترل سریع PAC  بصورت بی درنگ تحلیل نمایید و بقیه سامانه را از طریق اترنت استاندارد یا ثبات های اشتراكی در geteway های تجاری به روز نمایید .

همچنین یا استفاده از PAC  می توان عملیت مانیتورینگ ارتعاش را انجام داده و از این طریق وقوع شرایط غیر عادی را آشكار نمود . این قابلیت به افزایش طول عمر پلنت كمك می كند . اجرای چنین عملیاتی با استفاده از plc نیازمند آگاهی مهندسان از روش های متعارف برنامه نویسی نردبانی و درك عمیق آنها از ماشین آلاتی است كه باید بهینه سازی شوند و همچنین تسلط بر انواع پیشرفته وسایل ورودی / خروجی و الگوریتم های پردازشی مربوط است .
برنامه نویسی PAC  با استفاده از lab view  بسیار ساده است .PAC ها برای اجرای عملیاتی كه در برگیرنده حجم بالایی از محاسبات ریاضی هستند طراحی شده اند و بسته به نوع كاربرد مورد نظر در مدول های مختلف ارائه می شوند . برخی از PAC  ها تمامی توان پر دازشی خود را صرف یك عمل خاص همچون بینایی ماشین می كنند .

برخی دیگر از PAC ها  دارای پردازنده هایی هستند كه فركانس كاری آنها در محدوده گیگا هرتز بوده و به همین دلیل توان انجام همزمان چند وظیفه از قبیل كنترل حركت ، بینایی ماشین و اندازه گیریهای سزعت بالا را دارند . با استفاده از این PAC  ها میتوان صدها حلقه كنترل PID  را تنها در عرض چند میكرو ثانیه به روز نموده ویا چندین مسیر را برای سامانه كنترل حركت با دقت در حد میلی متر كنترل كرد .




طبقه بندی: مقالات اموزشی اتوماسیون صنعتی،

تاریخ : چهارشنبه 14 خرداد 1393 | 05:01 ب.ظ | نویسنده : سجاد عبداللهیان | نظرات
.: Weblog Themes By SlideTheme :.