انتخاب PLC یکی از تصمیمهایی است که شاید در ابتدای یک پروژه اتوماسیون چندان پیچیده به نظر نرسد؛ تعداد ورودی و خروجیها مشخص میشود، یک CPU انتخاب میکنیم و پروژه جلو میرود. اما بسیاری از مشکلات دقیقاً زمانی خودشان را نشان میدهند که تابلو ساخته شده، برنامهنویسی انجام شده و تجهیزات در محل پروژه نصب شدهاند.
کمبود ورودی و خروجی، انتخاب اشتباه نوع خروجی، محدودیت در اضافه کردن ماژول، ناسازگاری با تجهیزات شبکه یا انتخاب CPU بیشتر از نیاز پروژه، همگی میتوانند نتیجه یک تصمیم اشتباه در مرحله طراحی و خرید باشند.
به همین دلیل انتخاب PLC را نباید صرفاً به مقایسه قیمت چند CPU محدود کرد. مهندس طراح باید از همان ابتدا معماری سیستم، تجهیزات متصل به کنترلر، امکان توسعه و حتی شرایط نگهداری دستگاه در سالهای آینده را در نظر بگیرد.
چرا انتخاب PLC فقط براساس قیمت میتواند اشتباه باشد؟
در زمان برآورد هزینه یک پروژه، طبیعی است که قیمت تجهیزات اهمیت زیادی داشته باشد. مشکل زمانی ایجاد میشود که قیمت به مهمترین معیار انتخاب کنترلر تبدیل شود.
فرض کنید دو CPU برای یک ماشین صنعتی در نظر گرفته شدهاند. مدل اول قیمت پایینتری دارد و نیازهای فعلی پروژه را تقریباً پوشش میدهد؛ مدل دوم کمی گرانتر است اما ظرفیت مناسبی برای توسعه I/O و تجهیزات آینده دارد.
انتخاب مدل اول شاید در فاکتور اولیه اقتصادیتر به نظر برسد، اما اگر چند ماه بعد دو سنسور، یک درایو یا بخش دیگری به دستگاه اضافه شود و کنترلر ظرفیت لازم را نداشته باشد، هزینه تغییرات میتواند بسیار بیشتر از اختلاف قیمت اولیه باشد.
عکس این موضوع نیز صادق است. خرید قدرتمندترین CPU موجود برای یک ماشین ساده الزاماً تصمیم حرفهایتری نیست. اگر پروژه از بخش قابل توجهی از ظرفیت کنترلر استفاده نکند، عملاً بخشی از بودجه بدون ایجاد ارزش فنی هزینه شده است.
بنابراین سؤال درست این نیست که «کدام PLC ارزانتر یا قویتر است؟»؛ سؤال اصلی این است که «کدام PLC متناسب با معماری این پروژه است؟»
اشتباه اول؛ انتخاب CPU قبل از تهیه لیست I/O
یکی از اولین اطلاعاتی که پیش از انتخاب PLC باید مشخص شود، تعداد و نوع سیگنالهایی است که کنترلر قرار است مدیریت کند.
برای مثال فرض کنید یک ماشین دارای 16 سنسور دیجیتال، 8 شیر برقی، دو سنسور آنالوگ، یک HMI و یک درایو باشد. در چنین پروژهای صرفاً دانستن تعداد کل تجهیزات کافی نیست.
مهندس باید مشخص کند چند ورودی دیجیتال (DI)، چند خروجی دیجیتال (DO)، چند ورودی آنالوگ (AI) و چند خروجی آنالوگ (AO) نیاز دارد. نوع خروجی و نحوه ارتباط تجهیزات دیگر نیز باید مشخص شود.
نکته مهمتر، ظرفیت رزرو است. طراحی دقیقاً براساس تعداد I/O فعلی میتواند در اولین توسعه دستگاه مشکل ایجاد کند. در بسیاری از پروژهها منطقی است مقداری ظرفیت برای تغییرات و توسعه احتمالی آینده در نظر گرفته شود.
بنابراین انتخاب CPU بهتر است بعد از تهیه حداقل یک I/O List اولیه انجام شود، نه قبل از آن.
اشتباه دوم؛ نادیده گرفتن توسعه آینده دستگاه
ماشین صنعتی معمولاً برای چند ماه طراحی نمیشود. ممکن است دستگاه سالها در یک کارخانه کار کند و در این مدت سنسور، عملگر، HMI، درایو یا بخش جدیدی به آن اضافه شود.
اینجاست که مفهوم توسعهپذیری اهمیت پیدا میکند.
در خانوادههای مختلف PLC میتوان از ماژولهای ورودی و خروجی، بردهای سیگنال و تجهیزات ارتباطی برای توسعه سیستم استفاده کرد؛ اما ظرفیت توسعه تمام CPUها یکسان نیست.
در خانواده S7-1200 نیز بسته به CPU و نسخه دقیق تجهیز، امکانات توسعه متفاوت است. به همین دلیل بررسی مشخصات فنی PLC S7-1200 زیمنس پیش از انتخاب نهایی میتواند از خرید CPU نامتناسب با نیاز فعلی یا آینده پروژه جلوگیری کند.
برای مثال ممکن است CPU انتخابشده در شرایط فعلی تمام I/Oهای موردنیاز را پوشش دهد، اما در صورت توسعه ماشین به محدودیتی برسد که در زمان طراحی اولیه در نظر گرفته نشده بود.
به همین دلیل قبل از خرید باید حداقل یک سؤال مطرح شود:
اگر این ماشین یک یا دو سال دیگر توسعه پیدا کند، کنترلر فعلی همچنان پاسخگوی نیاز پروژه خواهد بود؟
اشتباه سوم؛ تصور اینکه CPU با شماره بالاتر همیشه انتخاب بهتری است
یکی از برداشتهای اشتباه هنگام انتخاب PLC این است که شماره بالاتر CPU الزاماً به معنی انتخاب بهتر است.
در خانواده S7-1200 مدلهایی مانند 1211C، 1212C، 1214C، 1215C و 1217C وجود دارند. این مدلها از نظر تعداد I/O داخلی، امکانات توسعه، قابلیتهای ارتباطی و سایر مشخصات با یکدیگر تفاوت دارند.
اما وجود این تفاوتها به این معنی نیست که برای تمام پروژهها باید سراغ مدل بالاتر رفت.
یک ماشین کوچک ممکن است با CPU اقتصادیتر تمام نیازهای کنترلی خود را پوشش دهد. در مقابل، پروژه دیگری ممکن است به دلیل تعداد سیگنالها، ارتباطات یا توسعه آینده به مدل بالاتری نیاز داشته باشد.
بنابراین انتخاب CPU باید نتیجه بررسی چند متغیر باشد:
- تعداد و نوع I/O
- حجم و پیچیدگی برنامه
- تجهیزات متصل به شبکه
- ظرفیت توسعه
- نوع خروجی
- نیازهای ارتباطی
- معماری آینده ماشین
در چنین شرایطی گاهی انتخاب CPU ارزانتر تصمیم کاملاً مهندسی است و گاهی پرداخت هزینه بیشتر در ابتدای پروژه میتواند از هزینه بسیار بزرگتری در آینده جلوگیری کند.
اشتباه چهارم؛ بیتوجهی به DC/DC/DC و Relay
دو PLC با عنوان پایه مشابه ممکن است از نظر نوع تغذیه و خروجی یکسان نباشند. این مسئله یکی از مواردی است که هنگام استعلام و خرید تجهیزات باید به آن توجه شود.
عبارتهایی مانند DC/DC/DC، DC/DC/Relay و AC/DC/Relay صرفاً بخشی از نام طولانی محصول نیستند و اطلاعات مهمی درباره ساختار تجهیز ارائه میکنند.
بهصورت کلی:
DC/DC/DC به پیکربندی تغذیه DC، ورودی DC و خروجی ترانزیستوری DC اشاره دارد.
DC/DC/Relay دارای تغذیه و ورودی DC است، اما خروجیها از نوع رلهای هستند.
AC/DC/Relay از تغذیه AC، ورودی DC و خروجی رلهای استفاده میکند.
انتخاب میان این پیکربندیها باید با توجه به طراحی مدار، نوع بار خروجی، ولتاژ تغذیه و سرعت سوئیچینگ موردنیاز انجام شود.
بنابراین فقط گفتن جملهای مانند «یک CPU 1214C میخواهم» ممکن است برای سفارش دقیق تجهیز کافی نباشد.
اشتباه پنجم؛ خرید PLC بدون بررسی Order Number
در تجهیزات اتوماسیون صنعتی، نام تجاری محصول همیشه برای شناسایی دقیق آن کافی نیست.
Order Number یا شماره سفارش یکی از مهمترین اطلاعاتی است که باید هنگام انتخاب، استعلام و خرید تجهیز بررسی شود.
دو محصول ممکن است در نگاه اول نام تقریباً یکسانی داشته باشند اما از نظر مشخصات فنی، نوع تغذیه، خروجی، نسخه یا نسل متفاوت باشند.
به همین دلیل در پروژههای حرفهای بهتر است اطلاعاتی مانند این موارد بررسی شوند:
- Order Number کامل
- مشخصات CPU
- نوع تغذیه
- نوع خروجی
- نسخه سختافزاری
- Firmware
- ماژولهای موردنیاز
اگر قرار است PLC یک دستگاه موجود تعویض شود، بررسی پلاک تجهیز قبلی اهمیت بیشتری پیدا میکند. در چنین شرایطی سفارش براساس یک نام عمومی میتواند باعث خرید نسخهای شود که با سیستم فعلی کاملاً سازگار نیست.
برای بررسی مشخصات دقیق هر مدل نیز بهتر است دیتاشیت و مستندات رسمی سازنده مبنای نهایی تصمیمگیری باشد.
اشتباه ششم؛ در نظر نگرفتن چرخه عمر PLC
یکی از موضوعاتی که در پروژههای صنعتی بلندمدت گاهی کمتر مورد توجه قرار میگیرد، Product Lifecycle است.
کنترلری که امروز انتخاب میشود ممکن است قرار باشد 5، 10 یا حتی بیشتر از 10 سال در یک ماشین یا خط تولید مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین تنها موجود بودن محصول در بازار امروز برای تصمیمگیری کافی نیست.
با معرفی نسلهای جدید کنترلر، مهندس باید وضعیت پروژه را در نظر بگیرد. تصمیم مناسب برای تعمیر یک ماشین موجود الزاماً همان تصمیم مناسب برای طراحی یک دستگاه جدید نیست.
برای مثال هنگام بررسی S7-1200 باید تفاوت شرایط یک پروژه موجود با پروژهای که قرار است از ابتدا طراحی شود در نظر گرفته شود و وضعیت نسلهای G1 و G2، سازگاری تجهیزات و برنامه چرخه عمر محصول براساس اطلاعات رسمی سازنده بررسی شود.
| شرایط پروژه | موضوع مهم در تصمیمگیری |
|---|
| تعمیر دستگاه موجود | سازگاری با سیستم فعلی |
| تأمین قطعه یدکی | Order Number و نسخه موجود |
| توسعه ماشین فعلی | سازگاری تجهیزات قدیمی و جدید |
| طراحی پروژه جدید | نسل جدید و امکانات موردنیاز |
| پروژه بلندمدت | چرخه عمر و امکان تأمین آینده |
این نوع نگاه باعث میشود PLC فقط برای راهاندازی امروز انتخاب نشود، بلکه هزینه و امکان نگهداری سیستم در سالهای آینده نیز در تصمیم خرید نقش داشته باشد.
اشتباه هفتم؛ انتخاب PLC بدون در نظر گرفتن کل معماری اتوماسیون
PLC در بسیاری از ماشینآلات صنعتی یک تجهیز مستقل نیست.
کنترلر ممکن است با HMI، درایو، Remote I/O، سایر PLCها، سیستم مانیتورینگ و تجهیزات دیگری در ارتباط باشد. بنابراین انتخاب CPU بدون مشخص شدن معماری شبکه میتواند بعداً محدودیت ایجاد کند.
پیش از خرید بهتر است مشخص شود:
PLC قرار است با چند تجهیز ارتباط برقرار کند؟
چه پروتکلهایی موردنیاز هستند؟
چند HMI یا درایو در شبکه وجود دارد؟
آیا در آینده تجهیز دیگری به شبکه اضافه خواهد شد؟
آیا پروژه به ارتباطات یا ماژولهای خاصی نیاز دارد؟
پاسخ به همین سؤالات میتواند انتخاب کنترلر را تغییر دهد.
برای نمونه خانواده S7-1200 از PROFINET یکپارچه برخوردار است و میتواند در معماریهای مختلف اتوماسیون مورد استفاده قرار گیرد؛ اما باز هم طراحی شبکه و مشخصات دقیق تجهیزات باید پیش از سفارش بررسی شود.
قبل از خرید PLC چه اطلاعاتی آماده کنیم؟
بخش زیادی از خطاهای انتخاب را میتوان با آماده کردن اطلاعات پروژه قبل از استعلام کاهش داد.
حداقل این موارد را مشخص کنید:
1. تعداد ورودی و خروجیها
تعداد DI، DO، AI و AO را مشخص کنید.
2. نوع خروجی
مشخص کنید خروجی ترانزیستوری یا رلهای برای طراحی شما مناسب است.
3. تجهیزات شبکه
HMI، درایو، Remote I/O و سایر کنترلرهای موجود در شبکه را مشخص کنید.
4. توسعه آینده
مشخص کنید احتمال اضافه شدن سنسور، عملگر یا بخش جدید به ماشین وجود دارد یا خیر.
5. اطلاعات PLC قبلی
اگر تجهیز برای تعمیر یا جایگزینی دستگاه موجود خریداری میشود، Order Number و تصویر واضح پلاک PLC قبلی را آماده کنید.
6. شرایط پروژه
مشخص کنید تجهیز برای تعمیر، توسعه یا طراحی یک ماشین جدید خریداری میشود.
با داشتن این اطلاعات، مقایسه مدلهای مختلف S7-1200 بسیار دقیقتر خواهد بود و انتخاب CPU بهجای حدس یا مقایسه صرف قیمت، براساس نیاز واقعی پروژه انجام میشود.
یک انتخاب درست، قبل از روشن شدن تابلو انجام میشود
بخش مهمی از کیفیت یک سیستم اتوماسیون قبل از نصب تجهیزات و حتی قبل از شروع برنامهنویسی تعیین میشود.
انتخاب CPU متناسب با I/O، بررسی نوع خروجی، در نظر گرفتن ظرفیت توسعه، کنترل Order Number، بررسی ارتباطات صنعتی و توجه به چرخه عمر محصول مجموعه تصمیمهایی هستند که میتوانند هزینه نگهداری و تغییرات آینده سیستم را کاهش دهند.
در مقابل، انتخاب PLC صرفاً براساس قیمت، موجودی بازار یا تصور اینکه مدل بالاتر همیشه بهتر است، ممکن است هزینهای ایجاد کند که در زمان خرید قابل مشاهده نیست.
در یک پروژه صنعتی حرفهای، بهترین PLC الزاماً گرانترین یا قدرتمندترین مدل نیست؛ بهترین PLC مدلی است که با نیاز واقعی امروز پروژه سازگار باشد و برای تغییرات منطقی آینده نیز فضای کافی در اختیار طراح قرار دهد.
