کنترلر منطقی قابل برنامه‌ریزی OMRON PLC جایگزین C200H-TC103

Omron C200H-TC103 | واحد کنترل دما SYSMAC C200H - 2 حلقه، ورودی RTD Pt100، خروجی جریان، PID با پیش‌خور، تنظیم خودکار

مرور کلی

واحد کنترل دمای دو حلقه‌ای Omron C200H-TC103 برای سری کنترل‌کننده‌های قابل برنامه‌ریزی SYSMAC C200H است - ماژولی که تنظیم دقیق دما در حلقه بسته را مستقیماً در رک PLC انجام می‌دهد، بدون نیاز به کنترل‌کننده‌های دمای مستقل جداگانه.

در کاربردهای کنترل فرآیند و ماشین که در آن چندین منطقه دمایی باید در کنار ورودی/خروجی استاندارد ماشین و منطق توالی‌بندی مدیریت شوند، واحدهای کنترل دمای نصب شده در رک مانند C200H-TC103 به مهندس اجازه می‌دهند تا تمام عملکردهای کنترلی را در یک سیستم C200H ادغام کند، به جای سیم‌کشی کنترل‌کننده‌های دمای PID خارجی به کارت‌های ورودی/خروجی آنالوگ PLC.

نام -TC103 این ماژول را در خانواده ماژول‌های دمای C200H با ورودی دماسنج مقاومتی پلاتین (Pt100) قرار می‌دهد - سری‌هایی که به -TC10X ختم می‌شوند، Pt100 و JPt100 را می‌پذیرند، در حالی که سری -TC00X برای ورودی‌های ترموکوپل طراحی شده است.

این تمایز در مرحله انتخاب سنسور اهمیت دارد: سنسورهای RTD Pt100 دقت بهتر، پایداری طولانی‌مدت بهتر و مشخصه‌های خطی‌تر دما به مقاومت نسبت به اکثر ترموکوپل‌ها ارائه می‌دهند و آن‌ها را برای کاربردهایی که دقت دمای مطلق و تکرارپذیری اولویت دارند، انتخاب ارجح می‌سازند - به عنوان مثال، تجهیزات فرآیند دارویی، کوره‌های پردازش مواد غذایی و محفظه‌های دمای آزمایشگاهی.

دو حلقه کنترل در یک ماژول به این معنی است که C200H-TC103 دو کانال اندازه‌گیری و کنترل دمای مستقل را به طور همزمان مدیریت می‌کند.

هر حلقه سنسور Pt100 خود را می‌خواند، محاسبات PID خود را اجرا می‌کند و خروجی جریان خود را به یک هیتر، شیر یا کنترل‌کننده توان هدایت می‌کند. 

برای کاربردهایی با دو منطقه دمایی - دو نیمه یک بشکه قالب‌گیری تزریقی، صفحات بالایی و پایینی یک پرس، مناطق ورودی و خروجی یک کوره نقاله - معماری دو حلقه‌ای کنترل کامل را بدون اشغال دو اسلات ماژول فراهم می‌کند.

مشخصات کلیدی

PID با پیش‌خور - آنچه برای پایداری دما به معنای آن است

کنترل دمای استاندارد PID به صورت واکنشی به خطای دما تصحیح می‌کند - کنترل‌کننده منتظر انحراف بین دمای اندازه‌گیری شده فرآیند و نقطه تنظیم می‌ماند، سپس بر اساس آن انحراف (P)، تاریخچه انباشته شده آن (I) و نرخ تغییر آن (D) محاسبه تصحیح را انجام می‌دهد.

کنترل پیش‌خور یک عنصر پیشگیرانه را اضافه می‌کند: این اختلال را قبل از اینکه سنسور دما آن را تشخیص دهد، پیش‌بینی می‌کند و سیگنال تصحیح را از قبل اعمال می‌کند.

در یک کاربرد گرمایشی، پیش‌خور معمولاً به تغییرات در شرایط عملیاتی هیتر پاسخ می‌دهد - افزایش ناگهانی بار حرارتی هنگام ورود قطعه کار سرد به کوره، یا کاهش دمای محیط که باعث افزایش اتلاف حرارت از فرآیند می‌شود.

با افزودن تصحیح پیش‌خور هنگام تغییر این شرایط، کنترل‌کننده دما از افت دمای بزرگی که کنترل PID خالص در حین جبران اختلال تجربه می‌کند، جلوگیری می‌کند. 

نتیجه، تنظیم دقیق‌تر دما با انحرافات کوچکتر از نقطه تنظیم، به ویژه در طول گذراهای فرآیند است.

برای کاربردهایی مانند قالب‌گیری تزریقی که خواص مواد به شدت به دما حساس هستند - انحراف 5 درجه سانتی‌گراد از دمای بهینه بشکه می‌تواند باعث نقص‌های قابل مشاهده در قطعه قالب‌گیری شده شود - این سطح از پایداری دما مستقیماً به کیفیت بهتر محصول و نرخ ضایعات کمتر ترجمه می‌شود.

تنظیم خودکار - حذف تنظیم دستی پارامترهای PID

تنظیم دستی بهره‌های PID مهارتی است که نیازمند درک دینامیک حرارتی فرآیند، اجرای تست‌های پاسخ گام و تکرار تنظیمات بهره در حین نظارت بر پاسخ دما است. برای بسیاری از کاربران بدون این پیش‌زمینه، تنظیم دستی PID مانع قابل توجهی برای دستیابی به عملکرد خوب کنترل دما است.

عملکرد تنظیم خودکار C200H-TC103 این فرآیند را خودکار می‌کند.

هنگامی که فعال می‌شود، روتین تنظیم خودکار یک تست کنترل شده بر روی فرآیند انجام می‌دهد - اعمال یک تغییر گام یا نوسان رله به خروجی هیتر و اندازه‌گیری پاسخ دمای فرآیند.

از این پاسخ، ماژول مقادیر باند تناسبی، زمان انتگرالی و زمان مشتق را محاسبه می‌کند که کنترل دمای پایدار و پاسخگو را برای این فرآیند و ترکیب هیتر خاص فراهم می‌کند.

پارامترهای محاسبه شده سپس به طور خودکار در رجیسترهای کنترل ماژول نوشته می‌شوند.

تنظیم خودکار باید تحت شرایط فرآیند نماینده - در دمای عملیاتی و با بار معمولی فرآیند - اجرا شود تا اطمینان حاصل شود که پارامترهای محاسبه شده منعکس کننده محیط عملیاتی واقعی هستند.

پس از تنظیم خودکار اولیه، پارامترها در صورت نیاز می‌توانند به صورت دستی تنظیم شوند، اما برای اکثر کاربردها، مقادیر تنظیم شده خودکار بلافاصله عملکرد کنترل رضایت‌بخشی را ارائه می‌دهند.

ادغام برنامه PLC - 21 دستورالعمل برای دسترسی کامل به داده‌ها

C200H-TC103 از طریق بک‌پلین رک با CPU C200H ارتباط برقرار می‌کند و برنامه PLC می‌تواند با تمام داده‌های عملیاتی ماژول با استفاده از 21 دستورالعمل اختصاصی تعامل داشته باشد. این دستورالعمل‌ها به برنامه اجازه می‌دهند تا:

دمای اندازه‌گیری شده (مقدار فرآیند) را از هر حلقه برای نمایش، ثبت یا پردازش نظارتی بخواند.

مقادیر نقطه تنظیم را برای تغییر دمای هدف از برنامه PLC بنویسد - امکان تغییر دما بر اساس دستور پخت هنگام تغییر دستگاه بین محصولات را فراهم می‌کند. 

پارامترهای PID را برای تنظیم پویای بهره بخواند و بنویسد. وضعیت حلقه و پرچم‌های هشدار (هشدار دمای بالا، هشدار دمای پایین، خطای سنسور) را نظارت کند.

تنظیم خودکار را از برنامه PLC به جای رابط سخت‌افزاری ماژول فعال کند.

این دسترسی دوطرفه داده از طریق دستورالعمل‌های PLC مزیت کلیدی رویکرد یکپارچه نصب شده در رک نسبت به کنترل‌کننده‌های دمای مستقل است: برنامه PLC دید و کنترل کاملی بر تنظیم دما دارد، نه فقط سیگنال‌های شروع/توقف باینری از طریق کنتاکت‌های رله.

سوالات متداول

س1: آیا C200H-TC103 می‌تواند خروجی‌های گرمایش و سرمایش را کنترل کند یا فقط گرمایش؟

C200H-TC103 استاندارد با خروجی جریان برای کنترل تک جهته طراحی شده است - هدایت خروجی گرمایش.

برای کنترل گرمایش/سرمایش که در آن هم هیتر و هم شیر خنک‌کننده یا چیلر نیاز به تعدیل دارند، Omron ماژول‌های کنترل دمای گرمایش/سرمایش جداگانه را در محدوده C200H (سری C200H-TV) ارائه داد.

اگر کاربردی نیاز به هر دو حلقه گرمایش و سرمایش داشته باشد، باید به جای TC103 از نوع TV استفاده شود.

س2: تفاوت بین ورودی‌های Pt100 و JPt100 چیست و کدام باید انتخاب شود؟

Pt100 و JPt100 (Pt100 ژاپنی) هر دو دماسنج‌های مقاومتی پلاتین با مقاومت 100 اهم در دمای 0 درجه سانتی‌گراد هستند، اما از منحنی‌های خطی‌سازی متفاوتی استفاده می‌کنند - روابط مقاومت در مقابل دما که توسط استانداردهای بین‌المللی مختلف (IEC 60751 برای Pt100، JIS C 1604 برای JPt100) تعریف شده‌اند.

در عمل، مقادیر مقاومت در اکثر دماها حدود 0.05% تفاوت دارند که در عدم قطعیت اندازه‌گیری اکثر نصب‌های میدانی قرار می‌گیرد.

انتخاب به سنسور متصل بستگی دارد - مشخصات سازنده سنسور بیان می‌کند که آیا مطابق با مشخصات Pt100 (IEC) یا JPt100 (JIS) است و C200H-TC103 باید از طریق تنظیمات سوئیچ DIP خود برای استاندارد مطابق پیکربندی شود.

س3: چند ماژول C200H-TC103 را می‌توان در یک رک C200H نصب کرد؟

رک C200H می‌تواند چندین ماژول TC103 را در کنار سایر ماژول‌های ورودی/خروجی و توابع ویژه، بسته به تعداد کل اسلات رک (تا 10 اسلات برای بک‌پلین‌های استاندارد C200H) و ظرفیت تخصیص ورودی/خروجی CPU، در خود جای دهد.

هر TC103 یک اسلات را اشغال می‌کند و 0.33 آمپر از باس بک‌پلین 5 ولت مصرف می‌کند. کل مصرف جریان تمام ماژول‌های نصب شده در رک نباید از خروجی 5 ولت نامی واحد منبع تغذیه - معمولاً 2 آمپر تا 5 آمپر بسته به نوع PSU - تجاوز کند.

برای ماشینی با مناطق دمایی زیاد، می‌توان از چندین ماژول TC103 در یک یا چند رک استفاده کرد.

س4: C200H-TC103 منسوخ شده است. جایگزین توصیه شده Omron برای طرح‌های جدید چیست؟

برای طرح‌های سیستم جدید که نیاز به کنترل دما در رک PLC Omron دارند، Omron سری CJ1W-TC (برای PLCهای سری CJ1 و CJ2) یا سری CS1W-TC (برای PLCهای CS1) را به عنوان معادل‌های نسل فعلی توصیه می‌کند.

هر دو سری عملکرد کنترل دما معادل یا بهبود یافته را ارائه می‌دهند - دو یا چهار حلقه کنترل در هر ماژول، ورودی‌های RTD یا ترموکوپل، خروجی‌های جریان یا ولتاژ، و تشخیص پیشرفته.

برای کاربردهایی که پلتفرم C200H برای بلندمدت نگهداری می‌شود، C200H-TC103 از طریق بازار قطعات صنعتی دست دوم در دسترس است.

س5: آیا C200H-TC103 می‌تواند سنسور شکسته (RTD مدار باز) را تشخیص دهد و هشدار دهد؟

بله. C200H-TC103 ورودی سنسور هر حلقه را نظارت می‌کند و شرایط مدار باز (سیم سنسور Pt100 قطع شده یا شکسته) را تشخیص می‌دهد.

هنگامی که خطای سنسور تشخیص داده می‌شود، پرچم خطای سنسور مربوطه در ناحیه داده ماژول تنظیم می‌شود که از طریق رابط 21 دستورالعمل توسط برنامه PLC قابل دسترسی است.

برنامه PLC می‌تواند این پرچم را نظارت کند و یک هشدار اپراتور ایجاد کند، خروجی گرمایش را متوقف کند، یا به یک حالت عملیاتی ایمن جایگزین سوئیچ کند. 

تشخیص خطای سنسور یک ویژگی ایمنی مهم در کاربردهای کنترل دما است که در آن گرمایش مداوم بدون بازخورد دمای معتبر می‌تواند فرآیند را بیش از حد گرم کند یا به تجهیزات آسیب برساند.