Optimalizace elektrického výkonu PLC pro maximální produktivitu

1. Úvod

1.1 Pozadí a význam výzkumu

V moderní průmyslové oblasti se programovatelné logické automaty (PLC) staly klíčovým zařízením pro realizaci automatizované výroby a jsou široce používány v mnoha odvětvích, jako je výroba, energetika a doprava. Od výrobních linek v automobilové výrobě přes řízení procesů v chemických společnostech až po automatizovanou správu inteligentních budov jsou PLC všude a přebírají klíčové úkoly, jako je zpracování dat, logické řízení a řízení zařízení. S nástupem Průmyslu 4.0 a konceptu inteligentní výroby mají výrobní systémy stále vyšší požadavky na efektivitu, spolehlivost a flexibilitu, takže optimalizace elektrického výkonu PLC je klíčovým faktorem pro zlepšení průmyslové produktivity.

PLC realizuje automatizaci a inteligenci výrobního procesu prostřednictvím přesného logického řízení a rychlého zpracování dat, čímž efektivně zvyšuje efektivitu výroby. V tradičních průmyslových řídicích systémech jsou logické řídicí obvody složené z hardwarových zařízení, jako jsou relé a stykače, nejen objemné a složité z hlediska zapojení, ale také mají pomalou rychlost odezvy a nízkou spolehlivost. PLC používá digitální metodu řízení a nahrazuje hardwarové zapojení softwarovým programováním, což výrazně zjednodušuje návrh a údržbu řídicího systému a výrazně zlepšuje přesnost řízení a rychlost odezvy. Ve výrobních linkách automobilového průmyslu může PLC přesně řídit pohyby robotů, aby se dosáhlo rychlé a přesné montáže dílů, což výrazně zvyšuje efektivitu výroby; v chemických výrobních procesech může PLC monitorovat a upravovat různé procesní parametry v reálném čase, aby byla zajištěna bezpečnost výrobního procesu. Stabilní provoz, zlepšení kvality produktů a efektivity výroby.

Optimalizace elektrického výkonu PLC hraje zásadní roli ve zvyšování efektivity výroby. Na jedné straně lze zlepšením výpočetní rychlosti a schopností zpracování dat PLC zkrátit dobu odezvy systému, takže zařízení může rychleji reagovat na výrobní pokyny, čímž se zvýší efektivita výroby. Na vysokorychlostních montážních linkách může PLC rychle zpracovávat signály ze senzorů, včas řídit pohyb zařízení, zajistit nepřetržitou výrobu a zkrátit prostoje ve výrobě. Na druhou stranu, optimalizace elektrického výkonu PLC může také zlepšit spolehlivost a stabilitu systému, snížit poruchy a prostoje zařízení a tím zajistit kontinuitu výroby. Použití technologií, jako je redundantní napájení a horký záložní procesor, může zlepšit odolnost systému PLC vůči chybám. I když některý hardware selže, systém může stále fungovat normálně, aby se zajistilo, že výroba nebude ovlivněna.

S neustálým zlepšováním průmyslové automatizace se zvyšují i výkonnostní požadavky výrobních systémů pro PLC. V budoucnu se PLC budou vyvíjet směrem k vyššímu výkonu, vyšší spolehlivosti a větší inteligenci. Proto má hloubkový výzkum technologie optimalizace elektrického výkonu PLC důležitý praktický význam a aplikační hodnotu pro podporu rozvoje průmyslové automatizace a zlepšení konkurenceschopnosti podniků.

1.2 Cíle výzkumu a řešení problémů

Tato studie si klade za cíl prozkoumat, jak optimalizovat elektrický výkon PLC pro maximalizaci zvýšení efektivity průmyslové výroby. Prostřednictvím výzkumu a zdokonalování hardwaru, softwaru a systémové architektury PLC je navržena řada praktických optimalizačních strategií a metod, které poskytnou technickou podporu a teoretické vedení pro průmyslové podniky při aplikaci PLC v reálné výrobě.

V procesu optimalizace elektrického výkonu PLC se potýkáme s mnoha klíčovými problémy. Zaprvé, s neustálým rozšiřováním průmyslové výroby a rostoucí složitostí výrobních procesů se dramaticky zvýšilo množství dat a řídicích úloh, které PLC musí zpracovávat, což klade vyšší požadavky na jeho výpočetní rychlost a schopnosti zpracování dat. Naléhavým problémem, který je třeba vyřešit, se stalo, jak zlepšit výpočetní rychlost PLC tak, aby dokázal rychle a přesně zpracovávat velké množství dat. U vysokorychlostních výrobních linek musí PLC zpracovávat velké množství dat ze senzorů v reálném čase a přesně řídit pohyb zařízení, aby byla zajištěna kontinuita výroby a kvalita produktu. Pokud je výpočetní rychlost PLC nedostatečná, způsobí to zpoždění zpracování dat, ovlivní rychlost odezvy zařízení a tím sníží efektivitu výroby.

Za druhé, spolehlivost a stabilita PLC jsou klíčem k zajištění kontinuity výroby. V průmyslovém výrobním prostředí se PLC často potýkají s různými rušivými faktory, jako je elektromagnetické rušení, změny teploty, vlhkost atd. Tyto faktory mohou způsobit poruchy PLC a ovlivnit normální výrobu. Proto je důležitou otázkou při optimalizaci elektrického výkonu PLC, jak zlepšit odolnost PLC proti rušení a zvýšit jeho spolehlivost a stabilitu. V chemických společnostech je elektromagnetické rušení ve výrobním prostředí závažnější. Pokud je odolnost PLC proti rušení nedostatečná, je snadné způsobit poruchy, které vedou k výrobním nehodám.

Kromě toho je důležitou otázkou také komunikační kompatibilita mezi PLC a dalšími zařízeními. V moderních systémech průmyslové automatizace musí PLC obvykle komunikovat s řadou zařízení, jako jsou senzory, akční členy, hostitelské počítače atd. Mezi různými zařízeními se mohou vyskytovat rozdíly v komunikačních protokolech a standardech rozhraní, což způsobuje potíže s komunikací PLC. Jedním z problémů, které je třeba vyřešit pro optimalizaci elektrického výkonu PLC, je dosáhnout efektivní a stabilní komunikace mezi PLC a dalšími zařízeními a zajistit přesný přenos dat. V inteligentních továrnách musí PLC komunikovat s různými inteligentními zařízeními, aby bylo možné inteligentně řídit výrobní proces. Pokud komunikační kompatibilita není dobrá, povede to ke špatnému přenosu dat a ovlivní to provozní efektivitu celého výrobního systému.

Stručně řečeno, tato studie provede hloubkový výzkum těchto klíčových otázek a navrhne efektivní optimalizační strategie a řešení prostřednictvím teoretické analýzy, experimentálního výzkumu a ověření skutečných případů s cílem zlepšit elektrický výkon PLC a maximalizovat efektivitu průmyslové výroby.

2. Teoretický základ vztahu mezi elektrickým výkonem PLC a produktivitou

2.1 Přehled principu činnosti PLC a elektrických vlastností

Jakožto základní řídicí zařízení průmyslové automatizace pracuje PLC na základě řízení uloženým programem a mechanismu cyklického skenování. PLC se skládá hlavně z centrální procesorové jednotky (CPU), paměti, vstupně/výstupního (I/O) rozhraní, napájecího zdroje a dalších částí. CPU je jádrem PLC a je zodpovědné za provádění uživatelských programů a zpracování různých dat; paměť se používá k ukládání systémových programů, uživatelských programů a dat; I/O rozhraní je kanál, kterým PLC vyměňuje data s externími zařízeními; napájecí zdroj zajišťuje stabilní pracovní napětí pro každou část PLC.

Pracovní proces PLC lze rozdělit do šesti fází: interní zpracování, zpracování komunikace, autodiagnostika, vzorkování vstupů, provádění uživatelského programu a aktualizace výstupů. Tyto fáze se opakovaně provádějí v cyklu nazývaném skenovací cyklus. Ve fázi interního zpracování PLC inicializuje hardware, kontroluje konfiguraci I/O modulu a nastavuje rozsah ochrany proti výpadku napájení atd. Ve fázi zpracování komunikace PLC komunikuje se svým vlastním inteligentním modulem s CPU a dalšími externími zařízeními, aby dokončil přenos a příjem dat, reagoval na příkazy programátoru, aktualizoval obsah displeje programátoru a aktualizoval obsah hodin a speciálních registrů. Ve fázi autodiagnostiky CPU detekuje stav každého modulu PLC. Pokud dojde k abnormalitě, okamžitě ji diagnostikuje a zpracuje a zároveň vydá signál poruchy a rozsvítí LED indikátor na panelu CPU. Pokud dojde k závažné chybě, CPU je nucena přejít do režimu STOP a zastaví provádění programu. Ve fázi vzorkování vstupů PLC prohledá všechny vstupní terminály a uloží jejich stav (0/1) do vstupního registru, poté uzavře vstupní kanál a přejde do dalšího kroku programu; Ve fázi provádění uživatelského programu se data odebírají ze vstupního registru a interního registru komponent a výsledky se zapisují do výstupního obrazového registru a související paměti podle logických a aritmetických operací v programu; ve fázi obnovení výstupu se po dokončení provádění programu všechny stavy výstupních relé v interním registru komponent přenesou najednou do výstupní západky ve výstupním stupni a přenesou se na výstupní konec prostřednictvím izolace a buzení obvodu výkonového zesilovače pro buzení skutečné zátěže.

Elektrický výkon PLC přímo ovlivňuje jeho aplikaci v systémech průmyslové automatizace. Následuje několik klíčových ukazatelů elektrického výkonu:

1. Rychlost odezvy Rychlost odezvy se vztahuje k době potřebné k tomu, aby PLC přešlo od přijetí vstupního signálu k výstupu změny signálu, obvykle měřené skenovacím cyklem. Čím kratší je skenovací cyklus, tím rychleji PLC reaguje a tím rychleji dokáže reagovat na změny ve výrobním procesu. U vysokorychlostních výrobních linek musí být skenovací cyklus PLC na úrovni milisekund nebo dokonce mikrosekund, aby bylo zajištěno řízení zařízení v reálném čase a kontinuita výroby. Rychlost odezvy je ovlivněna faktory, jako je provozní rychlost CPU, složitost programu a počet I/O bodů. Použití vysoce výkonného CPU, optimalizace struktury programu a snížení zbytečných I/O operací může efektivně zlepšit rychlost odezvy PLC.
2. Schopnost odrušit rušení V průmyslovém výrobním prostředí existují různé zdroje rušení, jako je elektromagnetické rušení, rušení napájení, změny teploty, vlhkost atd. Toto rušení může ovlivnit normální provoz PLC, což může vést k chybám dat, ztrátě kontroly nad programem a dokonce i k poškození zařízení. Proto musí mít PLC silné protirušivé schopnosti, aby byl zajištěn stabilní provoz v náročných podmínkách. PLC obvykle používá řadu protirušivých opatření, jako je hardwarová filtrace, fotoelektrická izolace, stínění a uzemnění atd. Hardwarová filtrace může odstranit vysokofrekvenční šum a rušení ve vstupním signálu; fotoelektrická izolace izoluje vnitřní obvod PLC od vnějšího obvodu pomocí optického vazebního členu, aby se zabránilo vstupu vnějších rušivých signálů do PLC; stínění a uzemnění snižují dopad elektromagnetického rušení stíněním a dobrým uzemněním PLC.
3. Spolehlivost Spolehlivost se vztahuje ke schopnosti PLC plnit specifikované funkce za specifikovaných podmínek a v daném čase. Spolehlivost je klíčovým ukazatelem výkonnosti PLC v průmyslových aplikacích a přímo souvisí s kontinuitou a stabilitou výroby. PLC využívá řadu technologií pro návrh spolehlivosti, jako je redundantní technologie, diagnostika poruch a technologie samoobnovy atd. Redundantní technologie zahrnuje redundanci napájení, redundanci CPU, redundanci I/O modulů atd. Při selhání hlavního zařízení se záložní zařízení může automaticky přepnout, aby zajistilo normální provoz systému; technologie diagnostiky poruch a samoobnovy dokáže monitorovat provozní stav PLC v reálném čase. Pokud je detekována porucha, lze ji včas diagnostikovat a zpracovat a přijmout odpovídající opatření pro samoobnovu, jako je automatický restart, přepnutí na záložní program atd.
4. Vstupní a výstupní body Vstupní a výstupní body označují počet vstupních a výstupních zařízení, ke kterým se PLC může připojit, obvykle vyjádřený v I/O bodech. Čím více I/O bodů, tím více zařízení může PLC řídit a tím větší je použitelný rozsah řízení. Při výběru PLC je nutné určit požadovaný počet I/O bodů na základě skutečných potřeb řízení, aby se zajistilo, že PLC dokáže splnit požadavky na řízení výrobního systému. Zároveň je nutné zvážit i rozšiřitelnost I/O bodů, aby bylo možné I/O body snadno zvýšit při rozšíření výroby nebo zlepšení procesu v budoucnu.
5. Úložná kapacita Paměťová kapacita se vztahuje k velikosti paměti, kterou PLC používá k ukládání uživatelských programů, dat a systémových informací. Čím větší je paměťová kapacita, tím více programů a dat může PLC uložit a tím složitější řídicí funkce může dosáhnout. S rozvojem průmyslové automatizace se množství dat a řídicí logiky ve výrobním procesu stává stále složitějším a rostou i požadavky na paměťovou kapacitu PLC. Při výběru PLC je třeba zvolit PLC s dostatečnou paměťovou kapacitou na základě skutečných požadavků aplikace a také je třeba zvážit možnost rozšíření paměťové kapacity.

2.2 Ukazatele měření produktivity a ovlivňující faktory

Produktivita je důležitým ukazatelem pro měření efektivity a přínosů výrobního systému. Odráží schopnost výrobního systému vyrábět produkty nebo poskytovat služby v určitém časovém období. V průmyslové výrobě znamená zlepšení produktivity schopnost vyrobit více produktů ve stejném časovém období nebo spotřebovat méně zdrojů při výrobě stejného počtu produktů. U průmyslových výrobních systémů řízených PLC zahrnují ukazatele produktivity zejména následující aspekty:

1. Výstup Výstup je nejintuitivnějším ukazatelem produktivity, který udává počet produktů vyrobených výrobním systémem během určitého časového období. Na automatizované výrobní lince dosahuje PLC kontinuity a efektivity výrobního procesu přesným řízením provozu zařízení, čímž zvyšuje výstup produktu. Výrobní linka výrobce automobilů může vyrábět desítky automobilů za hodinu řízením činnosti robotů a automatizovaných zařízení pomocí PLC, což výrazně zvyšuje výstup ve srovnání s tradičními manuálními výrobními metodami.
2. Efektivita výroby Efektivita výroby se vztahuje k množství práce vykonané výrobním systémem za jednotku času, obvykle vyjádřená jako poměr výrobního času k výstupu. Čím vyšší je efektivita výroby, tím větší je množství práce vykonané výrobním systémem za jednotku času a tím vyšší je produktivita. V chemickém výrobním procesu udržuje PLC výrobní proces v optimálním stavu monitorováním v reálném čase a úpravou různých procesních parametrů, čímž se zlepšuje efektivita výroby. Optimalizací řídicího programu PLC se snižuje počet spouštění a zastavování zařízení a doba čekání ve výrobním procesu a efektivita výroby se zvyšuje o 20%.
3. Míra využití zařízení Míra využití zařízení se vztahuje k poměru skutečné doby provozu zařízení k plánované době provozu, což odráží efektivitu jeho využití. V průmyslové výrobě může zlepšení míry využití zařízení plně využít výrobní kapacitu zařízení, snížit dobu prostojů zařízení a tím zvýšit produktivitu. PLC dokáže včas detekovat poruchy zařízení a provádět opravy prostřednictvím monitorování a diagnostiky poruch zařízení v reálném čase, zajistit normální provoz zařízení a zlepšit míru využití zařízení. Prostřednictvím monitorovacího systému PLC byly potenciální poruchy zařízení včas odhaleny a včas opraveny, což zvýšilo míru využití zařízení z původního 80% na 90%.
4. Kvalita produktu Kvalita výrobků je jedním z důležitých ukazatelů pro měření produktivity, který přímo ovlivňuje konkurenceschopnost výrobků na trhu a ekonomické přínosy podniků. Ve výrobním procesu zajišťuje PLC stabilitu a konzistenci kvality výrobků přesným řízením různých procesních parametrů. V podnicích zabývajících se výrobou elektroniky může automatizovaná výrobní linka řízená PLC přesně řídit teplotu svařování, dobu svařování a další parametry elektronických výrobků, čímž zajišťuje kvalitu svařování elektronických výrobků a zlepšuje kvalitu výrobků.
5. Výrobní cyklus Výrobní cyklus se vztahuje k době potřebné od vstupu suroviny k výstupu produktu, která odráží rychlost výroby výrobního systému. Zkrácení výrobního cyklu může zlepšit efektivitu výroby, urychlit obrat kapitálu a tím zvýšit produktivitu. PLC zkracuje výrobní cyklus optimalizací výrobního procesu a řízením provozní rychlosti zařízení. V oděvních společnostech zkrátila automatizovaná střihací a šicí zařízení řízená PLC výrobní cyklus oděvů z jednoho týdne na tři dny.

Produktivitu ovlivňuje mnoho faktorů. U průmyslových výrobních systémů řízených PLC jsou mezi hlavní faktory patří:

• Účinnost provozu zařízení Efektivita provozu zařízení je jedním z klíčových faktorů ovlivňujících produktivitu. PLC může snížit prostoje zařízení a zlepšit jeho efektivitu přesným řízením. Na automatizované výrobní lince může PLC automaticky upravovat provozní rychlost a režim zařízení podle potřeb výroby, aby bylo zajištěno, že zařízení je vždy v nejlepším provozním stavu. Zároveň může PLC také monitorovat a diagnostikovat zařízení v reálném čase, včas detekovat a řešit poruchy zařízení a předcházet dlouhodobým prostojům zařízení, čímž se zlepšuje jeho efektivita.
• Kvalita produktu Kvalita výrobků přímo ovlivňuje konkurenceschopnost výrobků na trhu a ekonomické přínosy podniků. Ve výrobním procesu PLC zajišťuje stabilitu a konzistenci kvality výrobků přesným řízením různých procesních parametrů. Pokud je kvalita výrobku nestabilní, povede to ke snížení míry kvalifikace výrobku, zvýšení výrobních nákladů a také ovlivní reputaci a podíl podniku na trhu. Zlepšování kvality výrobků je proto jedním z důležitých způsobů, jak zvýšit produktivitu.
• Optimalizace výrobního procesu Optimalizace výrobních procesů může zlepšit efektivitu výroby, snížit výrobní náklady a tím zvýšit produktivitu. PLC dokáže identifikovat úzká hrdla a iracionality ve výrobním procesu prostřednictvím monitorování v reálném čase a analýzy dat výrobního procesu a optimalizovat a vylepšovat jej. Optimalizací výrobního procesu se zkracuje čekací doba a vzdálenost manipulace s materiálem ve výrobním procesu a zvyšuje se efektivita výroby.
• Kvalita personálu Úroveň dovedností a pracovní přístup operátorů mají také velký vliv na produktivitu. Operátoři, kteří ovládají programování a obsluhu PLC, mohou lépe využívat výhod řízení PLC a zlepšovat efektivitu výroby a kvalitu produktů. Zároveň je pracovní přístup operátora proaktivní, svědomitý a zodpovědný, což může také snížit dopad lidských faktorů na výrobu a zvýšit produktivitu.
• Vnější faktory prostředí Vnější faktory prostředí, jako jsou dodávky surovin, poptávka na trhu, politiky a předpisy, budou mít také vliv na produktivitu. Nestabilní dodávky surovin povedou k přerušení výroby a ovlivní efektivitu výroby; změny v poptávce na trhu ovlivní prodej produktů, a tím ovlivní výrobní plán a produktivitu společnosti; úpravy politik a předpisů budou mít také dopad na výrobu a provoz společnosti, a tím ovlivní produktivitu.

2.3 Vliv elektrického výkonu PLC na produktivitu

Mezi elektrickým výkonem PLC a produktivitou existuje úzká vnitřní souvislost. V mnoha ohledech ovlivňuje efektivitu výroby, kvalitu produktů a stabilitu zařízení, což má následně významný dopad na produktivitu.

2.3.1 Dopad na efektivitu výroby

Rychlost odezvy PLC je jedním z klíčových faktorů ovlivňujících efektivitu výroby. Na vysokorychlostní výrobní lince je každý článek výrobního procesu úzce propojen a jakékoli zpoždění v kterémkoli článku může způsobit stagnaci celé výrobní linky. Schopnost rychlé odezvy PLC může zajistit, že zařízení provede různé řídicí instrukce včas a zkrátí čekací dobu ve výrobním procesu. Na lisovací lince v automobilové výrobě musí PLC rychle řídit činnost lisovacího stroje, aby mohl dokončit lisování plechu v krátkém čase. Pokud je rychlost odezvy PLC příliš pomalá, způsobí to zpoždění činnosti lisovacího stroje, což ovlivní efektivitu výroby. Podle relevantního výzkumu lze při zkrácení skenovacího cyklu PLC z 10 ms na 5 ms zvýšit efektivitu výroby linky o 10% – 20%.

Schopnost PLC pro zpracování dat má také důležitý vliv na efektivitu výroby. S rozvojem digitalizace a inteligence průmyslové výroby se zvyšuje množství dat generovaných ve výrobním procesu a tato data je nutné v reálném čase zpracovávat a analyzovat pomocí PLC. Výkonné funkce pro zpracování dat umožňují PLC rychle zpracovávat velké množství výrobních dat, poskytovat přesný základ pro výrobní rozhodnutí, čímž optimalizují výrobní procesy a zlepšují efektivitu výroby. V chemickém výrobním procesu musí PLC v reálném čase zpracovávat data o teplotě, tlaku, průtoku a další data shromážděná různými senzory a na základě těchto dat upravovat výrobní parametry, aby byl zajištěn stabilní provoz výrobního procesu. Pokud je schopnost PLC pro zpracování dat nedostatečná, zpracování dat bude předčasné, což ovlivní úpravu výrobních parametrů a tím sníží efektivitu výroby.

2.3.2 Dopad na kvalitu produktu

Vysoce přesná řídicí schopnost PLC je klíčem k zajištění kvality výrobků. Ve výrobním procesu je kvalita výrobků často ovlivněna mnoha faktory, jako jsou kolísání procesních parametrů, jako je teplota, tlak a rychlost. PLC přesně řídí tyto procesní parametry, aby je udržel v daném rozsahu, a tím zajišťuje stabilitu a konzistenci kvality výrobků. V elektronických výrobních společnostech má proces výroby čipů velmi přísné požadavky na procesní parametry. PLC zajišťuje přesnost výroby a kvalitu čipů přesným řízením parametrů procesních linek, jako je litografie a leptání. Podle statistik lze použitím výrobního systému řízeného PLC zvýšit míru výroby o 5% – 10%.

Spolehlivost a stabilita PLC mají také důležitý vliv na kvalitu produktů. Pokud PLC selže během výrobního procesu, může to způsobit přerušení výrobního procesu nebo výrobu nekvalitních produktů. Zlepšení spolehlivosti a stability PLC proto může snížit problémy s kvalitou produktů způsobené selháním zařízení a zajistit stabilitu kvality produktů. Ve farmaceutickém průmyslu má proces výroby léčiv extrémně vysoké požadavky na spolehlivost a stabilitu zařízení. Jakákoli selhání PLC může způsobit nekvalitní kvalitu léčiv a dokonce poškodit zdraví pacientů. Zavedením redundantní technologie, diagnostiky chyb a technologie samoobnovy a dalších opatření se zlepšuje spolehlivost a stabilita PLC, čímž se zajišťuje kvalita výroby léčiv.

2.3.3 Dopad na stabilitu zařízení

Schopnost PLC odolávat rušení je důležitým faktorem pro zajištění stabilního provozu zařízení. V průmyslovém výrobním prostředí existuje různé elektromagnetické rušení, rušení napájení a další faktory, které mohou ovlivnit normální provoz PLC a způsobit nestabilní provoz zařízení. PLC účinně snižuje dopad rušení na zařízení a zajišťuje stabilní provoz zařízení pomocí opatření proti rušení, jako je hardwarová filtrace, fotoelektrická izolace a stínění a uzemnění. V energetické soustavě se PLC používá k řízení zařízení rozvoden. Vzhledem k silnému elektromagnetickému rušení v energetické soustavě je schopnost PLC odolávat rušení velmi vysoká. Díky vysoce výkonným opatřením proti rušení může PLC stabilně pracovat v prostředí se silným elektromagnetickým rušením a zajistit tak normální provoz zařízení rozvodny.

Návrh spolehlivosti PLC má také důležitý vliv na stabilitu zařízení. Díky návrhům spolehlivosti, jako je redundantní technologie, diagnostika poruch a technologie samoobnovy, může PLC udržovat normální provoz systému i v případě selhání hardwaru, čímž se zlepšuje stabilita zařízení. V oblasti letectví a kosmonautiky se řídicí systém letadel používá redundantní PLC. Když hlavní PLC selže, záložní PLC se automaticky přepne, aby byla zajištěna bezpečnost letu letadla. Podle výzkumu může řídicí systém využívající redundantní PLC několikanásobně prodloužit průměrnou dobu mezi poruchami zařízení, což výrazně zlepšuje jeho stabilitu.

3. Analýza faktorů ovlivňujících elektrický výkon PLC

3.1 Hardwarové faktory

3.1.1 Výkon procesoru

Jakožto klíčová součást PLC hraje výkon procesoru rozhodující roli v elektrickém výkonu PLC. Výpočetní rychlost procesoru určuje efektivitu zpracování vstupních signálů PLC a rychlost provádění uživatelských programů. Na vysokorychlostních výrobních linkách, jako jsou lisovací linky pro automobilové díly, vyžaduje každá lisovací akce, aby PLC reagovalo rychle a přesně řídilo provoz lisovacího stroje. Pokud je výpočetní rychlost procesoru nedostatečná, časový interval od detekce signálu příchodu desky senzorem do řízení činnosti lisovacího stroje se prodlouží, což má za následek pomalejší chod výrobní linky a sníženou efektivitu výroby. Když se výpočetní rychlost procesoru zdvojnásobí, lze efektivitu výroby lisovací linky zvýšit o 30% – 40%.

Paměťová kapacita je také jedním z důležitých ukazatelů výkonu procesoru. S rozvojem digitalizace a inteligence průmyslové výroby se dramaticky zvýšilo množství dat generovaných ve výrobním procesu a PLC musí ukládat velké množství výrobních dat, uživatelských programů a informací o konfiguraci systému. Dostatečná paměťová kapacita může zajistit normální provoz PLC a zabránit ztrátě dat nebo abnormálnímu provozu programu v důsledku nedostatečného úložného prostoru. Ve velkých chemických společnostech musí PLC ukládat a zpracovávat různé procesní parametry, provozní stav zařízení a další data v reálném čase. Pokud je paměťová kapacita nedostatečná, klíčová data se nemusí zaznamenat, což ovlivní monitorování a analýzu výrobního procesu a může dokonce způsobit výrobní nehody.

Architektura instrukční sady procesoru a mechanismus mezipaměti navíc ovlivňují elektrický výkon PLC. Pokročilá architektura instrukční sady může zlepšit efektivitu provádění instrukcí a zkrátit dobu provádění instrukcí; efektivní mechanismus mezipaměti umožňuje rychle číst a ukládat data, zkrátit zpoždění přenosu dat mezi procesorem a pamětí a tím zlepšit celkový výkon PLC. Například architektura instrukční sady využívající technologii pipeline umožňuje procesoru zpracovávat více instrukcí současně, což výrazně zvyšuje rychlost provozu; velkokapacitní mezipaměť může snížit počet přístupů procesoru k paměti a zlepšit efektivitu zpracování dat.

3.1.2 Kvalita energie

Napájení je základem normálního provozu PLC a jeho kvalita má důležitý vliv na elektrický výkon PLC. Stabilita napájení přímo souvisí se spolehlivostí PLC. V průmyslovém výrobním prostředí může napětí v síti kolísat, přepětí a docházet k dalším abnormálním podmínkám. Pokud kolísání napětí překročí normální provozní rozsah PLC, může to způsobit abnormální funkci vnitřního obvodu PLC, což má za následek chyby dat, ztrátu kontroly nad programem a další problémy. V oblastech s nestabilním napájením může řídicí systém PLC často selhávat, což ovlivňuje normální výrobu.

Odolnost napájecího zdroje proti rušení je také klíčovým faktorem ovlivňujícím elektrický výkon PLC. V průmyslových areálech existují různé zdroje elektromagnetického rušení, jako je spouštění a zastavování výkonných motorů, provoz elektrických svářeček atd. Toto rušení se může přenášet do vnitřku PLC prostřednictvím napájecího vedení a ovlivňovat jeho normální provoz. Pokud je odrušovací schopnost napájecího zdroje nedostatečná a tyto rušivé signály nelze účinně odfiltrovat, sníží se přesnost řízení PLC a může dojít i k poruše zařízení. Pro zlepšení odrušovací schopnosti napájecího zdroje se na vstupu napájení obvykle instalují filtry, oddělovací transformátory a další zařízení, aby se snížil dopad rušivých signálů na PLC.

Kromě toho nelze ignorovat faktor zvlnění napájecího zdroje. Zvlnění se vztahuje ke střídavé složce výstupního napětí napájecího zdroje. Nadměrné zvlnění ruší digitální a analogové obvody PLC a ovlivňuje jeho výkon. V situacích, kde je vyžadována vysoká přesnost řízení, například na výrobních linkách pro výrobu elektronických čipů, jsou nutné zdroje s nízkým zvlněním, aby PLC dokázalo přesně řídit různé parametry ve výrobním procesu a zajistit kvalitu produktu.

3.1.3 Charakteristiky vstupních a výstupních modulů

Vstupní a výstupní modul je mostem pro výměnu dat mezi PLC a externími zařízeními a jeho vlastnosti mají přímý vliv na elektrický výkon PLC. Rychlost odezvy vstupního a výstupního modulu určuje včasnost vnímání a řízení externích signálů PLC. Ve vysokorychlostních systémech řízení pohybu, jako je řízení pohybu robotů, musí PLC rychle shromažďovat signály polohy senzorů a včas řídit provoz motoru. Pokud je rychlost odezvy vstupního a výstupního modulu příliš pomalá, způsobí to zpoždění akce robota, což ovlivní přesnost a stabilitu pohybu. Když se rychlost odezvy vstupního a výstupního modulu zvýší o 50%, lze zlepšit přesnost řízení pohybu robota o 20% – 30%.

Přesnost vstupních a výstupních modulů je klíčová pro některé aplikační scénáře, které vyžadují vysokou přesnost regulace. V průmyslové automatizované výrobě vyžaduje mnoho procesních kroků přesnou regulaci parametrů, jako je teplota, tlak a průtok. Pokud je přesnost vstupních a výstupních modulů nedostatečná, dojde k odchylce mezi skutečnou regulovanou hodnotou a nastavenou hodnotou, což ovlivňuje kvalitu produktu. V chemické výrobě je přesnost regulace teploty v reaktoru extrémně vysoká. Pokud je chyba přesnosti měření teploty vstupních a výstupních modulů příliš velká, může to způsobit, že se chemická reakce vymkne kontrole a způsobí bezpečnostní nehodu.

Kromě toho nelze ignorovat schopnost vstupních a výstupních modulů odrušovat. V průmyslových areálech jsou vstupní a výstupní moduly snadno ovlivněny elektromagnetickým rušením, elektrostatickým rušením atd., což vede k chybám v přenosu signálu. Pro zlepšení schopnosti vstupních a výstupních modulů odrušovat se obvykle používá optoelektronická izolace, stínění a uzemnění k zajištění spolehlivého přenosu signálu. Například technologie optoelektronické izolace izoluje vstupní a výstupní moduly od vnějšího obvodu pomocí optočlenů, čímž účinně zabraňuje vniknutí vnějších rušivých signálů; stínění a uzemnění snižuje dopad elektromagnetického rušení stíněním a dobrým uzemněním vstupních a výstupních kabelů.

3.2 Softwarové faktory

3.2.1 Programovací algoritmus a optimalizace logiky

Návrh programovacích algoritmů a logiky má významný vliv na elektrický výkon PLC, zejména z hlediska cyklů skenování a využití zdrojů. Různé programovací algoritmy mají různou efektivitu provádění a spotřebu zdrojů při zpracování stejné úlohy. V sekvenčním řídicím programování se používají metody strukturovaného programování k rozložení složitých řídicích úloh do více funkčních modulů. Každý modul implementuje specifické funkce. Prostřednictvím rozumných volání modulů a logických kombinací lze zlepšit čitelnost a srozumitelnost programu. Udržovatelnost se zkracuje doba provádění programu a zkracuje cyklus skenování. V řídicím systému PLC automatizované výrobní linky jsou funkce přepravy, zpracování a detekce materiálu zapsány jako nezávislé moduly a tyto moduly jsou volány postupně prostřednictvím hlavního programu, aby se realizoval automatizovaný provoz výrobní linky. Ve srovnání s tradičním lineárním programováním strukturované programování zkracuje cyklus skenování o 20% – 30% a zlepšuje efektivitu výroby.

Pokud jde o podmíněné posuzování a řízení smyček, optimalizace programovací logiky může také efektivně zlepšit výkon PLC. V komplexním řízení výrobních procesů je nutné posuzovat na základě více podmínek, aby se určil provozní stav zařízení. Rozumné používání podmíněných příkazů a vyhýbání se zbytečnému podmíněnému vnořování a opakovanému posuzování může zkrátit dobu provádění programu. V systému regulace teploty je nutné podle zpětnovazebního signálu teplotního senzoru posoudit, zda teplota dosáhla nastavené hodnoty a trend změny teploty, aby se řídilo spuštění a zastavení topného zařízení. Optimalizací logiky podmíněného posuzování, integrací a zjednodušením příslušných podmínek se zvyšuje efektivita provádění programu o 15% – 20%, čímž se zajišťuje přesnost a včasnost regulace teploty.

Řízení smyčky se v programování PLC často používá k řešení opakujících se úkolů, jako je sběr a zpracování dat. Optimalizace algoritmu řízení smyčky a rozumné nastavení podmínek smyčky a počtu smyček může snížit zbytečné provádění smyček a zlepšit využití zdrojů. V systému sběru dat je nutné pravidelně shromažďovat data z více senzorů. Optimalizací algoritmu řízení smyčky a použitím časovaných přerušení ke spouštění sběru dat se zabrání zbytečnému čekání smyčky, což zlepšuje efektivitu sběru dat o 30% – 40% a zároveň snižuje spotřebu zdrojů CPU PLC.

3.2.2 Kompatibilita a stabilita systémového softwaru

Kompatibilita systémového softwaru s hardwarem a jeho vlastní stabilita jsou klíčové pro elektrický výkon PLC, protože jsou klíčové pro podporu provozu PLC. Pokud je systémový software nekompatibilní s hardwarem, může to způsobit problémy, jako je neschopnost zařízení normálně komunikovat, chyby v přenosu dat nebo havárie systému. Během modernizace řídicího systému PLC, pokud nově instalovaný systémový software neodpovídá původnímu hardwarovému vybavení, může dojít k přerušení komunikace a selhání I/O modulů, což vážně ovlivní běžnou výrobu. V projektu automatizační transformace v určité továrně byl systémový software PLC modernizován, ale kompatibilita softwaru a hardwaru nebyla plně zohledněna, což vedlo k častým poruchám výrobní linky během provozu a výraznému poklesu efektivity výroby. Po opětovném ladění a sladění systémového softwaru a hardwaru byl problém s kompatibilitou vyřešen a normální provoz výrobní linky byl obnoven.

Stabilita samotného systémového softwaru přímo souvisí s elektrickým výkonem PLC. Nestabilní systémový software může mít problémy, jako jsou úniky paměti a abnormální ukončení programu, což ovlivní normální provoz PLC. Úniky paměti způsobí postupné snižování systémové paměti a PLC nakonec nebude moci správně fungovat kvůli nedostatku paměti; abnormální ukončení programu způsobí přerušení výrobního procesu, což povede ke ztrátám ve výrobě. Za účelem zlepšení stability systémového softwaru vývojáři softwaru obvykle provádějí mnoho testů a optimalizačních prací, aby opravili mezery a vady v softwaru. Zároveň by uživatelé měli během používání včas aktualizovat systémový software, aby dosáhli nejnovějších optimalizací stability a výkonu. V některých průmyslových oblastech s extrémně vysokými požadavky na spolehlivost, jako je letecký průmysl, energetické systémy atd., musí systémový software PLC projít přísným testováním a ověřováním, aby byla zajištěna jeho stabilita a spolehlivost a byla zajištěna bezpečnost a stabilita výrobního procesu.

3.3 Vnější faktory prostředí

3.3.1 Elektromagnetické rušení

Elektromagnetické rušení je jedním z důležitých vnějších faktorů prostředí, které ovlivňují elektrický výkon PLC. Jeho zdroje jsou široké a přenosové cesty složité. V průmyslových výrobních závodech pochází elektromagnetické rušení především z následujících důvodů:

1. Energetický systém Různá elektrická zařízení v energetické soustavě, jako jsou transformátory, vedení vysokého napětí, výkonné motory atd., generují během provozu silná elektromagnetická pole. Když intenzita těchto elektromagnetických polí překročí určitou prahovou hodnotu, ruší blízké PLC. V ocelárnách generují velké ocelářské elektrické pece během provozu drastické změny proudu, což způsobuje silné elektromagnetické záření, které může způsobit chyby v datech nebo anomálie v řízení blízkých řídicích systémů PLC.
2. Komunikační zařízení Bezdrátová komunikační zařízení široce používaná v moderní průmyslové výrobě, jako jsou základnové stanice mobilních telefonů, bezdrátové vysílačky, WiFi zařízení atd., mohou také generovat elektromagnetické rušení. Tato komunikační zařízení při provozu vyzařují vysokofrekvenční elektromagnetické vlny. Pokud je pracovní frekvence blízká frekvenci PLC, může to rušit komunikaci a zpracování dat PLC. V některých inteligentních továrnách komunikuje s PLC prostřednictvím bezdrátových sítí velké množství bezdrátových senzorů a akčních členů. Pokud se v okolí nacházejí silné zdroje rušení bezdrátové komunikace, může to způsobit přerušení komunikace nebo chyby v přenosu dat.
3. Ostatní elektrická zařízení Elektrické svářečky, zářivky, regulátory otáček s proměnnou frekvencí a další elektrická zařízení budou při provozu také generovat elektromagnetické rušení. Elektrické svářečky budou během svařování generovat vysokofrekvenční pulzní proudy, které budou vyzařovat elektromagnetické vlny do okolního prostoru a rušit blízké PLC; zářivky budou při spouštění a provozu generovat vysokofrekvenční kmitání, které také způsobí určité rušení PLC; regulátory otáček s proměnnou frekvencí upravují otáčky motoru změnou frekvence napájecího zdroje a během svého provozu budou generovat velké množství harmonických, které budou rušit PLC prostřednictvím napájecích vedení a prostorového záření.

Elektromagnetické rušení ovlivňuje elektrický výkon PLC hlavně dvěma způsoby: vedením a zářením:

• Vedené rušení Vedené rušení označuje elektromagnetické rušení, které je přenášeno do vnitřku PLC vodiči, jako jsou elektrická vedení a signální vedení. V průmyslové výrobě mohou rušivé signály z elektrické sítě vstoupit do PLC přes elektrické vedení PLC a ovlivnit jeho normální provoz. Pokud se v elektrické síti vyskytnou rušení, jako jsou přepětí a harmonické složky, budou tyto rušivé signály přenášeny do napájecího modulu PLC přes elektrické vedení a tím ovlivní další části PLC. Rušení na signálním vedení ovlivní také vstupní a výstupní signály PLC a způsobí zkreslení signálu nebo chyby. Pokud je signální vedení mezi senzorem a PLC vystaveno elektromagnetickému rušení, může být signál vydávaný senzorem během přenosu rušen, což způsobí, že PLC bude přijímat nesprávné signály a činit nesprávná řídicí rozhodnutí.
• Vyzařované rušení Vyzařované rušení označuje elektromagnetické rušení, které se šíří do PLC prostřednictvím prostorového záření. Pokud se PLC nachází v prostředí se silným elektromagnetickým zářením, vyzařované rušení přímo působí na součásti obvodu PLC a ovlivňuje jeho normální provoz. V blízkosti velkých rozvoden mohou být okolní PLC v důsledku přítomnosti silných elektromagnetických polí ovlivněny radiačním rušením, což má za následek abnormální chod programu nebo ztrátu dat. Vyzařované rušení může také ovlivnit komunikační síť PLC a způsobit rušení komunikačního signálu, což má za následek přerušení komunikace nebo chyby v přenosu dat.

Aby se snížil dopad elektromagnetického rušení na elektrický výkon PLC, obvykle se přijímají následující opatření:

• Stínění Stínění PLC a souvisejících zařízení snižuje vyzařování a příjem elektromagnetického rušení. K izolaci PLC od vnějších zdrojů elektromagnetického rušení lze použít kovové stínicí pláště, stínicí kabely atd. Kovový stínicí plášť může blokovat vstup vnějších elektromagnetických polí a chránit vnitřní obvod PLC před rušením; stínicí kabel může účinně snížit elektromagnetické rušení na signálním vedení a zajistit spolehlivý přenos signálu.
• Filtrování Na napájecí a signální vedení nainstalujte filtry pro odfiltrování rušivých signálů. Filtr napájecího zdroje dokáže odstranit vysokofrekvenční šum a rušení v napájecím zdroji a zajistit tak stabilitu napájení PLC. Signální filtr dokáže filtrovat vstupní a výstupní signály, odstraňovat rušivé složky v signálech a zlepšovat kvalitu signálu.
• Základy Dobré uzemnění je důležitým opatřením pro snížení elektromagnetického rušení. Uzemněním kovového pláště, stínicí vrstvy atd. PLC lze do země zavést rušivý proud, aby se zabránilo ovlivňování vnitřku PLC rušivými signály. Zároveň je pro zajištění účinnosti uzemnění velmi důležité také rozumné uspořádání uzemnění a řízení zemnícího odporu.
• Rozumné zapojení Během zapojení řídicího systému PLC by měly být polohy silových, signálních a řídicích vodičů rozumně uspořádány tak, aby se zabránilo jejich vzájemnému rušení. Silové a signální vodiče veďte odděleně, aby se snížilo rušení mezi silovými a signálními vodiči; vyhněte se příliš dlouhým signálním vodičům, aby se snížilo rušení během přenosu signálu.

3.3.2 Podmínky prostředí, jako je teplota a vlhkost

Podmínky prostředí, jako je teplota a vlhkost, mají významný vliv na elektrický výkon PLC. V průmyslovém výrobním prostředí jsou změny těchto faktorů složité a vyžadují dostatečnou pozornost.

Teplota je jedním z klíčových faktorů prostředí, které ovlivňují elektrický výkon PLC. Výkon elektronických součástek uvnitř PLC se mění při různých teplotách, což ovlivňuje celkový výkon PLC. Pokud je okolní teplota příliš vysoká, teplota elektronických součástek uvnitř PLC se zvyšuje v důsledku špatného odvodu tepla, což způsobuje kolísání parametrů součástek, jako jsou změny hodnot odporu a kapacity, což následně ovlivňuje normální provoz obvodu. Nadměrná teplota může také zkrátit životnost elektronických součástek nebo je dokonce poškodit. Ve vysokoteplotním prostředí se zvyšuje svodový proud čipu, zvyšuje se spotřeba energie a generuje se více tepla, čímž se vytváří začarovaný kruh, který může nakonec vést k spálení čipu. Podle výzkumu se na každé zvýšení teploty elektronických součástek o 10 °C může zkrátit jejich životnost přibližně o 50%. V některých scénářích průmyslové výroby s vysokými teplotami, jako je tavení oceli a výroba skla, okolní teplota často překračuje normální provozní teplotní rozsah PLC. Pokud nebudou přijata účinná opatření k odvodu tepla, bude vážně ohrožena spolehlivost a stabilita PLC.

Naopak, pokud je okolní teplota příliš nízká, může se výkon elektronických součástek uvnitř PLC zhoršit. Například kapacita kondenzátoru se s klesající teplotou snižuje, což způsobuje změnu časové konstanty obvodu a ovlivňuje zpracování a přenos signálu; vodivostní charakteristiky některých polovodičových součástek jsou také ovlivněny teplotou, což může způsobit logické chyby nebo abnormality v řízení. V průmyslové výrobě v chladných oblastech, jako jsou venkovní zařízení pro chemickou výrobu v zimě, může PLC čelit výzvám nízkých teplot prostředí a je třeba přijmout izolační opatření, aby byl zajištěn jeho normální provoz.

Vliv vlhkosti na elektrický výkon PLC nelze ignorovat. Nadměrná vlhkost může způsobit absorpci vlhkosti povrchem desky plošných spojů uvnitř PLC, což snižuje izolační vlastnosti desky plošných spojů a zvyšuje riziko zkratů a úniků. Pokud je na povrchu desky plošných spojů vlhkost, může to způsobit problémy s elektrickým spojením mezi elektronickými součástkami a způsobit poruchy. Ve vlhkém prostředí jsou kovové části náchylné ke korozi a rezivění, což ovlivňuje mechanickou strukturu a elektrický výkon PLC. Pokud je plášť PLC nebo vnitřní kovové konektory zrezivělé, může to způsobit špatný kontakt, což ovlivňuje přenos signálu a normální provoz zařízení.

Kromě toho může vlhkost způsobit chemickou korozi elektronických součástek uvnitř PLC, což dále snižuje výkon a životnost součástí. Například některé korozivní plyny obsahující vodu, jako je sirovodík a chlór, s větší pravděpodobností chemicky reagují s elektronickými součástkami ve vysoké vlhkosti prostředí a způsobují poškození součástí. V některých chemických společnostech nebo průmyslových výrobních prostředích v pobřežních oblastech je dopad vlhkosti a korozivních plynů závažnější a je třeba přijmout speciální ochranná opatření, jako je použití krytů odolných proti vlhkosti a korozi a povlaků desek plošných spojů k ochraně PLC před vlhkostí a korozivními plyny.

Aby se snížil dopad podmínek prostředí, jako je teplota a vlhkost, na elektrický výkon PLC, obvykle se přijímají následující opatření:

1. Regulace teploty Pro zajištění vhodného pracovního prostředí pro PLC lze okolní teplotu regulovat instalací zařízení pro odvod tepla, klimatizací a dalších zařízení. V prostředí s vysokou teplotou použijte zařízení pro odvod tepla, jako jsou radiátory a ventilátory, k rozptýlení tepla generovaného uvnitř PLC a zajistěte, aby teplota elektronických součástek byla v normálním rozmezí; v prostředí s nízkou teplotou použijte topná zařízení nebo izolační materiály k udržení pracovní teploty PLC. V některých velkých průmyslových řídicích systémech jsou klimatizační systémy instalovány speciálně pro rozvaděče PLC, aby přesně regulovaly teplotu uvnitř skříně a zajistily stabilní provoz PLC.
2. Regulace vlhkosti Použijte odvlhčovací zařízení nebo vysoušecí prostředek ke snížení okolní vlhkosti a udržení vnitřku PLC suchého. V prostředí s vysokou vlhkostí nainstalujte odvlhčovač, který odstraní vlhkost ze vzduchu a sníží vlhkost; umístěte vysoušecí prostředek do rozvaděče PLC, aby absorboval vlhkost ve skříni a zabránil navlhnutí desky plošných spojů. Zároveň lze plášť PLC a desku plošných spojů ošetřit také proti vlhkosti, například použitím barvy odolné proti vlhkosti, tmelu atd., aby se zlepšily jejich vlastnosti proti vlhkosti.
3. Ochranná opatření Pro PLC by měla být provedena ochranná konstrukce, například použití utěsněných plášťů a vodotěsných prodyšných ventilů, aby se zabránilo vniknutí vlhkosti a prachu do PLC. Utěsněný plášť dokáže účinně blokovat vnější vlhkost a prach a chránit elektronické součástky uvnitř PLC; vodotěsný prodyšný ventil dokáže vyrovnat vnitřní a vnější tlak vzduchu a zároveň zajistit utěsnění pláště a zabránit vniknutí vlhkosti a prachu v důsledku změn tlaku vzduchu. Kromě toho lze elektronické součástky uvnitř PLC ošetřit speciálním nátěrem, například nástřikem třívrstvé barvy (odolné proti vlhkosti, plísním a solné mlze), aby se zlepšila jejich odolnost vůči vlivům prostředí.

4. Metody a technologie pro optimalizaci elektrického výkonu PLC

4.1 Strategie optimalizace hardwaru

4.1.1 Vyberte vysoce výkonné procesory a upgrady hardwaru

V moderních průmyslových automatizačních systémech, s neustálým rozšiřováním rozsahu výroby a rostoucí složitostí výrobních procesů, rostou i požadavky na výkon PLC. Volba vysoce výkonného procesoru je jedním z klíčových opatření ke zlepšení elektrického výkonu PLC. Vysoce výkonné procesory mají vyšší výpočetní rychlost a výkonnější možnosti zpracování dat, což může výrazně zkrátit cyklus skenování PLC, což mu umožňuje rychleji reagovat na externí signály a dosáhnout přesného řízení výrobního procesu. U vysokorychlostních automatizovaných výrobních linek, jako jsou lisovací a svařovací linky v automobilovém průmyslu, je výrobní rytmus napjatý a zařízení se často pohybuje, což vyžaduje extrémně vysokou rychlost odezvy PLC. Pomocí procesoru s vysokou výpočetní rychlostí a silným výpočetním výkonem dokáže PLC dokončit zpracování velkého množství dat a provádění instrukcí v krátkém čase, což zajišťuje efektivní a stabilní provoz výrobní linky. Podle analýzy skutečného případu se na lisovací lince automobilové společnosti po upgradu původního PLC procesoru na vysoce výkonný zvýšila efektivita výroby o 20% a míra kvalifikace produktu se zvýšila o 10%.

Při výběru procesoru je třeba zvážit několik klíčových faktorů. Prvním je architektura jádra procesoru. Různé architektury se liší výpočetní rychlostí, spotřebou energie a sadou instrukcí. Například procesor s pokročilou vícejádrovou architekturou dokáže zpracovávat více úloh paralelně, což efektivně zlepšuje výpočetní efektivitu. Druhým je taktovací frekvence procesoru. Vyšší taktovací frekvence může urychlit provádění instrukcí, ale také zvýší spotřebu energie a požadavky na odvod tepla. Důležitým ukazatelem je také velikost vyrovnávací paměti. Větší vyrovnávací paměť může snížit počet přístupů procesoru k paměti a zvýšit rychlost čtení a zpracování dat. V systému řízení výroby chemické společnosti byl vybrán vysoce výkonný procesor s velkou vyrovnávací pamětí, což zvýšilo rychlost zpracování dat PLC o 30% při zpracování velkého množství procesních dat a systém reagoval rychleji.

Kromě procesoru se hardwarové upgrady týkají i dalších klíčových hardwarových komponent. Paměť je důležitou součástí pro ukládání programů a dat a její kapacita a rychlost čtení a zápisu mají významný vliv na výkon PLC. Zvýšení kapacity paměti umožňuje PLC ukládat více programů a dat, čímž se zabrání abnormálnímu provozu programu v důsledku nedostatku paměti. Zároveň může použití vysokorychlostní paměti urychlit čtení a zápis dat a zlepšit celkový výkon systému. V automatizované výrobní lince společnosti vyrábějící elektroniku se po zdvojnásobení kapacity paměti PLC a jejím nahrazení vysokorychlostní pamětí výrazně zlepšila provozní stabilita systému a efektivně se vyřešil problém zpoždění zpracování dat ve výrobním procesu.

Vstupně/výstupní (I/O) modul je mostem mezi PLC a externími zařízeními a jeho výkon přímo ovlivňuje schopnost PLC shromažďovat a řídit externí signály. Při upgradu I/O modulu byste měli volit produkty s rychlou odezvou a vysokou přesností. Pro scénáře řízení pohybu s vysokou rychlostí, jako je řízení pohybu robota, jsou vyžadovány vysokorychlostní I/O moduly, aby se zajistilo, že PLC dokáže včas shromažďovat signály ze snímačů polohy a přesně řídit pohyb motoru. V montážní výrobní lince výrobce robotů se používají vysoce přesné I/O moduly s vysokou rychlostí odezvy, které zlepšují přesnost řízení pohybu robota o 15% a efektivitu montáže o 18%.

Při upgradu hardwaru je nutné plně zvážit otázky kompatibility a stability. Nové hardwarové komponenty by měly být kompatibilní s ostatními komponentami stávajícího systému, aby se předešlo konfliktům nebo neshodám hardwaru. Před upgradem je nutné provést komplexní posouzení stávajícího systému, aby se pochopil model, specifikace a typ rozhraní každé hardwarové komponenty a zajistilo se bezproblémové připojení nového hardwaru. Zároveň musí být upgradovaný systém důkladně testován a laděn, včetně funkčního testování, testování výkonu a testování stability, aby se zajistilo, že systém může stabilně a spolehlivě fungovat za různých provozních podmínek. V projektu modernizace automatizace v ocelářském podniku došlo kvůli neúplnému zohlednění problémů s kompatibilitou během procesu upgradu hardwaru k selhání komunikace mezi nově instalovaným I/O modulem a hostitelským PLC. Po několika ladění a výměně hardwaru byl problém vyřešen, což podniku způsobilo určité ekonomické ztráty. Proto jsou v procesu upgradu hardwaru klíčové otázky kompatibility a stability. Pouze zajištěním dobré kompatibility a stability mezi novým hardwarem a stávajícím systémem lze dosáhnout očekávaného efektu upgradu hardwaru a zlepšit elektrický výkon PLC.

4.1.2 Řízení spotřeby energie a opatření proti rušení

Stabilita a kvalita napájení, jakožto základ pro normální provoz PLC, mají zásadní vliv na elektrický výkon PLC. V průmyslovém výrobním prostředí jsou běžné kolísání napětí v síti, přepětí a šum, které mohou způsobit abnormální provoz PLC nebo dokonce poškození zařízení. Proto je efektivní řízení napájení a opatření proti rušení klíčem k zajištění stabilního provozu PLC.

Stabilizace a filtrování napětí jsou důležitými prostředky pro řízení spotřeby energie. Zařízení pro stabilizaci napětí může zajistit stabilitu výstupního napětí napájecího zdroje a udržovat ho konstantní v určitém rozsahu. V průmyslové výrobě může napětí v síti kolísat v důsledku změn zátěže, poruch napájecího systému atd. a překročit normální rozsah pracovního napětí PLC. Použití stabilizovaných napájecích zdrojů, jako jsou lineární stabilizované napájecí zdroje, spínané stabilizované napájecí zdroje atd., může účinně potlačit kolísání napětí a zajistit stabilní pracovní napětí pro PLC. Lineární stabilizovaný napájecí zdroj stabilizuje výstupní napětí úpravou stupně vodivosti tranzistoru. Jeho výhodou je stabilní výstupní napětí a malé zvlnění, ale účinnost je relativně nízká; spínaný stabilizovaný napájecí zdroj upravuje výstupní napětí pomocí vysokofrekvenčního spínacího obvodu s vysokou účinností, ale relativně velkým zvlněním. V případech s vysokými požadavky na stabilitu napájení, jako je řízení přesných přístrojů, výroba elektronických čipů atd., lze zvolit lineární stabilizované napájecí zdroje; v případech s vysokými požadavky na účinnost, jako je řízení velkých průmyslových zařízení, lze zvolit spínané stabilizované napájecí zdroje.

Filtrační obvod se používá k odstranění vysokofrekvenčního šumu a rušivých signálů v napájecím zdroji, aby byla zajištěna čistota napájení. Mezi běžné filtrační obvody patří kondenzátorová filtrace, indukční filtrace a LC filtrace. Kapacitní filtrace využívá nabíjecí a vybíjecí charakteristiky kondenzátoru k obejití vysokofrekvenčního šumu v napájecím zdroji do země, čímž se dosahuje účelu filtrování; indukční filtrace využívá brzdný vliv induktoru na změny proudu k vyhlazení proudu napájecího zdroje a snížení kolísání proudu; LC filtrace je kombinace kondenzátorů a induktorů, která kombinuje výhody obou a dokáže účinněji filtrovat vysokofrekvenční a nízkofrekvenční šum v napájecím zdroji. V řídicím systému PLC chemického podniku je na vstupu napájení instalován LC filtrační obvod, který účinně odstraňuje harmonické a vysokofrekvenční šum v napájecím zdroji, výrazně zlepšuje provozní stabilitu PLC a snižuje riziko selhání zařízení.

Opatření proti rušení jsou důležitým prostředkem k zajištění normálního provozu PLC ve složitých průmyslových prostředích. Technologie stínění izoluje PLC od vnějších zdrojů elektromagnetického rušení pomocí kovových stínící skořepin, stínící kabely atd., čímž snižuje vyzařování a příjem elektromagnetického rušení. Kovová stínící skořepina může blokovat vstup vnějších elektromagnetických polí a chránit vnitřní obvody PLC před rušením; stínící kabel může účinně snížit elektromagnetické rušení na signálním vedení a zajistit spolehlivý přenos signálu. V monitorovacím systému určité rozvodny používá PLC celokovovou stínící skořepinu a stíněné kabely pro připojení senzorů a akčních členů, což účinně odolává vlivu silného elektromagnetického rušení v rozvodně a zajišťuje stabilní provoz systému.

Uzemnění je jedním z důležitých opatření ke snížení elektromagnetického rušení. Dobré uzemnění může zavádět rušivé proudy do země a zabránit rušivým signálům ovlivňovat PLC. Řídicí systém PLC by měl používat nezávislý uzemňovací systém a zajistit, aby zemnící odpor byl menší než specifikovaná hodnota, která je obecně požadována pod 10 ohmů. Současně je třeba věnovat pozornost způsobu a uspořádání uzemnění, aby se zabránilo zemním smyčkám a rozdílům zemního potenciálu a zabránilo se zavádění nového rušení. V automatizované výrobní lince jednoho automobilového závodu byl optimalizací uzemňovacího systému PLC, přijetím metody jednobodového uzemnění a rozumným uspořádáním uzemňovacích vodičů efektivně snížen dopad elektromagnetického rušení na PLC a zlepšila se provozní účinnost a stabilita výrobní linky.

Kromě toho lze k izolaci PLC od externích zařízení použít izolační technologie, jako je fotoelektrická izolace a transformátorová izolace, aby se zabránilo vstupu externích rušivých signálů do PLC přes elektrická spojení. Fotoelektrická izolace využívá optočleny k izolaci vstupních a výstupních signálů za účelem dosažení elektrické izolace, čímž účinně zabraňuje vniknutí rušivých signálů; transformátorová izolace izoluje vstupní a výstupní signály přes transformátory a může také hrát roli v převodu napětí a impedančním přizpůsobení. Na automatizované montážní lince se fotoelektrické izolátory používají k izolaci vstupních a výstupních signálů PLC, což účinně zlepšuje odolnost systému proti rušení a snižuje počet falešných operací způsobených rušením signálu. Komplexním využitím řízení napájení a opatření proti rušení, jako je stabilizace napětí, filtrování, stínění, uzemnění a izolace, lze efektivně zlepšit elektrický výkon PLC a zajistit tak jeho stabilní a spolehlivý provoz ve složitých průmyslových prostředích.

4.2 Technologie optimalizace softwaru

4.2.1 Pokročilá programovací technologie a aplikace algoritmů

V oblasti programování PLC hraje klíčovou roli aplikace pokročilých programovacích technologií a algoritmů ve zlepšování výkonu systému a řídicích efektů. Strukturované programování, jakožto důležitý programovací koncept, rozkládá složitou programovou logiku do více modulů s jasnými a na sobě nezávislými funkcemi, přičemž každý modul se zaměřuje na plnění specifických úkolů. Tato metoda modulárního návrhu činí strukturu programu jasnou, snadno srozumitelnou a udržovatelnou. V řídicím systému rozsáhlé automatizované výrobní linky lze funkce, jako je doprava materiálu, zpracování a detekce, zapouzdřit do různých modulů. Modul dopravy materiálu je zodpovědný za řízení spouštění a zastavování dopravního pásu, nastavení rychlosti a polohování materiálu; modul zpracování řídí činnosti různých procesních zařízení podle procesních požadavků, jako je lisování, svařování, řezání atd.; detekční modul monitoruje kvalitu produktu v reálném čase, aby zjistil, zda produkt splňuje normy. Prostřednictvím strukturovaného programování každý modul interaguje s daty a spolupracuje prostřednictvím přehledného rozhraní, což výrazně zlepšuje čitelnost a udržovatelnost programu. Když se změní proces výrobní linky nebo dojde k poruše, technici mohou rychle najít odpovídající modul pro úpravu a ladění, čímž se sníží dopad na celý systém.

Objektově orientované programování (OOP) se stále častěji používá i v programování PLC. Zavádí koncepty jako třídy, objekty, zapouzdření, dědičnost a polymorfismus, což přináší vyšší úroveň abstrakce a silnější možnost opětovného použití kódu do programování PLC. V řídicím systému inteligentní továrny lze různá zařízení abstrahovat do různých tříd, jako jsou třídy motorů, třídy senzorů, třídy ventilů atd. Každá třída zapouzdřuje vlastnosti a metody provozu zařízení. Třída motoru může obsahovat vlastnosti a metody, jako je rychlost motoru, směr, spuštění a zastavení; třída senzoru může obsahovat vlastnosti a metody, jako je typ senzoru, rozsah měření a čtená data. Vytvořením objektů třídy pro instanci specifických zařízení lze mechanismus dědičnosti použít k opětovnému použití kódu a snížení psaní duplicitního kódu. Pokud existuje více typů motorů, které mají některé společné vlastnosti a metody, lze vytvořit základní třídu „motor“ a poté z této základní třídy odvodit specifické podtřídy motorů, například „střídavý motor“ a „stejnosměrný motor“. Podtřída může dědit vlastnosti a metody základní třídy a rozšiřovat a přepisovat je podle svých vlastních charakteristik. Polymorfismus umožňuje programu volat odpovídající metodu podle skutečného typu objektu, což zlepšuje flexibilitu a rozšiřitelnost programu. V procesu řízení motoru, ať už se jedná o objekt střídavého nebo stejnosměrného motoru, můžete volat metody jako „start“ a „stop“ prostřednictvím jednotného rozhraní a systém provede odpovídající operace na základě skutečného typu objektu.

Kromě pokročilých programovacích technik hrají v PLC řízení důležitou roli také optimalizační algoritmy. Jako inteligentní řídicí algoritmus dokáže fuzzy řídicí algoritmus zvládat složité nelineární systémy a problémy s nejistotou a je obzvláště vhodný pro scénáře řízení, kde je obtížné vytvořit přesný matematický model. V systému regulace teploty je změna teploty ovlivněna mnoha faktory, jako je okolní teplota, topný výkon, podmínky odvodu tepla atd. Je obtížné vytvořit přesný matematický model, který by popsal vztah mezi teplotou a těmito faktory. Použitím fuzzy řídicího algoritmu, definováním fuzzy proměnných (jako je teplotní odchylka, rychlost změny teploty atd.) a fuzzy pravidel (například pokud je teplotní odchylka velká a rychlost změny teploty malá, pak se zvyšuje topný výkon; pokud je teplotní odchylka malá a rychlost změny teploty velká, pak se snižuje topný výkon atd.), může PLC flexibilně upravovat strategii řízení podle skutečné naměřené hodnoty teploty a změněné situace, aby se dosáhlo přesné regulace teploty. Ve srovnání s tradičním PID řídicím algoritmem se fuzzy řídicí algoritmus dokáže lépe přizpůsobit dynamickým změnám systému a zlepšit přesnost a stabilitu regulace. V praktických aplikacích dosáhl fuzzy řídicí algoritmus dobrých regulačních účinků v chemické výrobě, chytrých domácnostech, energetických systémech a dalších oblastech, čímž efektivně zlepšil efektivitu výroby a kvalitu produktů.

Algoritmus neuronové sítě je dalším výkonným inteligentním algoritmem. Má schopnost samoučení, samoadaptace a rozpoznávání vzorů a dokáže modelovat a předpovídat složité nelineární systémy. V průmyslové výrobě lze algoritmus neuronové sítě použít pro diagnostiku poruch, predikci kvality a optimalizaci řízení. Při diagnostice poruch zařízení se trénovaná neuronová síť dokáže naučit charakteristické vzorce dat v normálním provozu a v poruchovém stavu shromažďováním různých provozních dat zařízení, jako jsou vibrace, teplota, proud atd., jako vstupu do neuronové sítě. Když je zařízení v provozu, neuronová síť analyzuje a posuzuje podle dat shromážděných v reálném čase a dokáže včas a přesně zjistit, zda má zařízení poruchu, a identifikovat typ a místo poruchy. Pokud jde o predikci kvality, neuronová síť dokáže předpovědět kvalitu produktu podle různých parametrů ve výrobním procesu (jako je kvalita surovin, procesní parametry atd.), včas odhalit potenciální problémy s kvalitou a přijmout odpovídající opatření k úpravě a zlepšení, aby se zlepšila kvalita produktu. V optimalizačním řízení dokáže neuronová síť automaticky optimalizovat parametry řízení podle výrobních cílů a omezení, dosáhnout optimálního řízení výrobního procesu a zlepšit efektivitu výroby a ekonomické přínosy. Aplikace algoritmů neuronových sítí v inteligentní výrobě, letectví, dopravě a dalších oblastech se stává stále rozsáhlejší a poskytuje silnou podporu pro inteligenci a automatizaci průmyslové výroby.

4.2.2 Optimalizace a údržba softwarového systému

Optimalizace a údržba softwarových systémů je klíčovým článkem pro zajištění stabilního a efektivního provozu PLC a přímo souvisí s kontinuitou a stabilitou průmyslové výroby. Optimalizace kódu je důležitým prostředkem pro zlepšení výkonu softwaru. Analýzou a vylepšením programových kódů lze snížit dobu provádění a spotřebu zdrojů programů a zlepšit rychlost odezvy systému. V procesu optimalizace kódu je nutné nejprve zkontrolovat logickou strukturu programu, aby se odstranily redundantní kódy a zbytečné výpočty. Pokud v programu pro zpracování dat existují opakované kroky výpočtu nebo podmíněné úsudky, lze tyto opakované části extrahovat a vytvořit nezávislou funkci nebo modul. Voláním této funkce nebo modulu lze zabránit opakovaným výpočtům a zlepšit efektivitu provádění kódu. Ve struktuře smyčky, pokud se podmínka smyčky v každé smyčce nemění, lze podmínku smyčky extrahovat mimo smyčku, aby se snížilo množství výpočtů uvnitř smyčky.

Optimalizace algoritmů je také důležitým aspektem optimalizace kódu. U některých složitých výpočetních úloh může výběr vhodného algoritmu výrazně zlepšit efektivitu výpočtů. Mezi třídicími algoritmy je průměrná časová složitost algoritmu rychlého třídění O (n log n), zatímco průměrná časová složitost algoritmu bublinového třídění je O (n^2). Pro třídění dat ve velkém měřítku se používá algoritmus rychlého třídění. Doba třídění může být výrazně zkrácena. V praktických aplikacích je nutné vybrat vhodné algoritmy na základě specifických problémů a velikosti dat, aby se zlepšil výkon programu. Kromě toho může správné použití instrukční sady PLC a funkčních bloků také optimalizovat kód. Různé instrukce PLC mají různou efektivitu provádění. Pochopení a dovedné používání efektivních instrukcí může zkrátit dobu provádění programu. Některé PLC poskytují specializované instrukce pro matematické operace a instrukce pro logické zpracování, které jsou optimalizovány pro rychlejší provádění. Při psaní programů byste měli upřednostňovat používání těchto efektivních instrukcí a vyhýbat se používání neefektivních kombinací instrukcí.

Správa paměti je dalším důležitým aspektem optimalizace softwarového systému. Během provozu PLC je zásadní rozumně alokovat a spravovat paměťové prostředky, aby se zabránilo únikům paměti a fragmentaci paměti, což je klíčové pro zajištění stability a výkonu systému. Únik paměti znamená, že poté, co program požádá o paměť, se mu z nějakého důvodu nepodaří alokovanou paměť uvolnit, což má za následek neustálé snižování paměťových prostředků, což může nakonec vést k havárii systému. Abyste se vyhnuli únikům paměti, ujistěte se při psaní programů, že veškerá požadovaná paměť má odpovídající operace uvolnění. Po použití funkcí dynamické alokace paměti (například funkce malloc v jazyce C) k požádání o paměť nezapomeňte zavolat odpovídající funkci uvolnění (například funkci free), aby se paměť uvolnila, když se již nepoužívá. Zároveň věnujte pozornost načasování uvolnění paměti, abyste se vyhnuli příliš brzkému nebo příliš pozdnímu uvolnění paměti.

Fragmentace paměti označuje situaci, kdy je paměťový prostor rozdělen do mnoha malých bloků kvůli nekonzistentním velikostem paměťových bloků během alokace a uvolňování paměti. Tyto malé bloky nelze efektivně využít, čímž se snižuje využití paměti. Pro snížení generování fragmentace paměti lze použít vhodné strategie alokace paměti, jako je alokace paměťových bloků s pevnou velikostí a technologie paměťových poolů. Alokace paměťových bloků s pevnou velikostí spočívá v rozdělení paměti do několika paměťových bloků s pevnou velikostí. Pokaždé, když je paměť alokována, je z těchto paměťových bloků s pevnou velikostí vybrán vhodný blok pro alokaci, což může snížit generování fragmentace paměti. Technologie paměťových poolů spočívá v předběžné alokaci velkého paměťového prostoru jako paměťového poolu. Když program potřebuje alokovat paměť, získá paměťový blok z paměťového poolu. Když se paměťový blok již nepoužívá, vrátí se zpět do paměťového poolu, místo aby byl přímo uvolněn operačnímu systému. Tím se lze vyhnout častým operacím alokace a uvolňování paměti a snížit generování fragmentace paměti.

Strategie údržby softwarového systému je klíčová pro zajištění dlouhodobého stabilního provozu PLC. Pravidelné aktualizace softwaru jsou jedním z důležitých opatření pro údržbu softwarového systému. Dodavatelé softwaru průběžně opravují zranitelnosti a vady v softwaru a zároveň přidávají nové funkce a optimalizují výkon. Pravidelnou aktualizací softwaru můžete získat nejnovější bezpečnostní záplaty a optimalizace výkonu, které zlepší stabilitu a zabezpečení softwaru. Před aktualizací softwaru byste měli vytvořit komplexní zálohu stávajícího systému, včetně programového kódu, dat a konfiguračních souborů, abyste předešli problémům během procesu aktualizace, které by mohly způsobit ztrátu dat nebo selhání systému. Po aktualizaci softwaru byste měli provést komplexní test systému, abyste se ujistili, že nová verze softwaru může fungovat normálně a neovlivňuje funkce a výkon stávajícího systému.

Zálohování softwaru je také důležitou součástí údržby softwaru. Pravidelné zálohování softwaru může zabránit ztrátě nebo poškození softwaru způsobenému selháním hardwaru, napadením virem, lidskou chybou atd. Záložní soubory by měly být uloženy na bezpečném a spolehlivém místě, jako jsou externí úložná zařízení, síťové úložné servery atd. Zároveň by měly být záložní soubory pravidelně ověřovány, aby byla zajištěna jejich integrita a dostupnost. V případě selhání systému lze software včas obnovit ze záložního souboru, čímž se zkrátí prostoje systému a zajistí se kontinuita produkce. Při zálohování softwaru věnujte pozornost četnosti a obsahu záloh a přiměřeně určete časový interval zálohování na základě důležitosti systému a četnosti aktualizací dat. U důležitých systémů a často aktualizovaných dat by se měla frekvence zálohování zvýšit, aby se zajistila bezpečnost dat. Kromě pravidelné aktualizace a zálohování softwaru by měl být vytvořen kompletní záznam a dokumentace o údržbě softwaru. Záznamy o údržbě softwaru by měly obsahovat informace, jako je čas aktualizace softwaru, obsah aktualizace, čas zálohování, umístění zálohování a selhání systému a jejich řešení. Tyto záznamy pomáhají technikům pochopit historii provozu a údržby softwaru a včas odhalit a řešit problémy. Softwarová dokumentace by měla zahrnovat dokumenty k návrhu softwaru, uživatelské manuály, provozní příručky atd. Tyto dokumenty jsou velmi důležité pro údržbu a aktualizace softwaru a mohou technikům pomoci rychle pochopit funkce a použití softwaru a zlepšit efektivitu údržby.

4.3 Opatření pro optimalizaci životního prostředí

4.3.1 Technologie elektromagnetického stínění a uzemnění

Technologie elektromagnetického stínění a uzemnění jsou klíčovými prostředky ke snížení elektromagnetického rušení a zajištění elektrického výkonu PLC. V prostředí průmyslové automatizace jsou problémy s elektromagnetickým rušením poměrně běžné a vážně ovlivňují stabilní provoz PLC. Proto je zásadní těmto technologiím hluboce porozumět a efektivně je uplatňovat.

Technologie elektromagnetického stínění je založena na principu elektromagnetické indukce. Používá kovové stínící materiály, jako je měď a hliník, k obklopení PLC a souvisejícího zařízení a vytvoření stíněného prostoru. Když na stínění působí vnější elektromagnetické pole, povrch stínění indukuje náboje. Tyto náboje generují indukované elektromagnetické pole opačného směru, než je vnější elektromagnetické pole, čímž kompenzují část vlivu vnějšího elektromagnetického pole a výrazně snižují intenzitu elektrického pole uvnitř stínění. V průmyslovém areálu se silným elektromagnetickým rušením, například v blízkosti velké rozvodny, může použití kovového stínícího obalu k obalení řídicí skříně PLC účinně blokovat vnikání vnějších elektromagnetických polí a zajistit, aby vnitřní obvod PLC nebyl narušen. Stínicí účinek úzce souvisí s vodivostí, tloušťkou a integritou stínícího materiálu. Čím lepší je vodivost materiálu, například mědi, tím lepší je stínící účinek; vhodné zvětšení tloušťky stínícího materiálu může také zlepšit stínící účinek; a integrita stínění vyžaduje, aby stínění nemělo žádné vady, jako jsou praskliny a otvory, aby se zabránilo úniku elektromagnetického rušení.

Technologie uzemnění spočívá v připojení kovového pláště, stínící vrstvy atd. PLC k uzemňovací jamce tak, aby rušivý proud mohl plynule protékat do země zemnícím vodičem, čímž se zabrání ovlivňování rušivého signálu vnitřkem PLC. Uzemňovací odpor je důležitým ukazatelem pro měření účinku uzemnění. Obecně by měl být uzemňovací odpor menší než 10 ohmů. V situacích, kdy je vyžadována vysoká elektromagnetická kompatibilita, by měl být uzemňovací odpor menší než 1 ohm. V praktických aplikacích by měl řídicí systém PLC používat nezávislý uzemňovací systém, aby se zabránilo sdílení uzemnění s jinými zařízeními a zabránilo se tak rozdílům potenciálů země a proudům zemní smyčky. Volba metody uzemnění je také důležitá. Mezi běžné metody uzemnění patří jednobodové uzemnění, vícebodové uzemnění a smíšené uzemnění. Jednobodové uzemnění je vhodné pro nízkofrekvenční obvody a může účinně zabránit rušení proudy zemní smyčky; vícebodové uzemnění je vhodné pro vysokofrekvenční obvody a může snížit impedanci země a zlepšit účinky uzemnění. Smíšené uzemnění kombinuje výhody jednobodového a vícebodového uzemnění a volí vhodné metody uzemnění podle charakteristik různých obvodů. V řídicím systému PLC, který zahrnuje analogové a digitální obvody, může analogová část obvodu použít jednobodové uzemnění ke snížení rušení analogového signálu; digitální část obvodu používá vícebodové uzemnění ke zlepšení stability přenosu digitálních signálů.

V praktických aplikacích je pro dosažení nejlepšího účinku proti rušení často nutné kombinovat technologii elektromagnetického stínění a uzemnění. Ve velké automatizované výrobní lince používá řídicí skříň PLC kovový stínící plášť pro elektromagnetické stínění a tento stínící plášť je dobře uzemněn k zemi. Signální vedení v řídicí skříni používá stíněný kabel a stínící vrstva je na jednom konci uzemněna, aby se snížilo elektromagnetické rušení během přenosu signálu. Díky této komplexní aplikaci se efektivně zlepšuje schopnost řídicího systému PLC odrušovat a zajišťuje se stabilní provoz výrobní linky. Při návrhu elektromagnetického stínění a uzemnění je nutné zvážit také faktory, jako jsou skutečné potřeby systému a instalační prostředí, a zvolit vhodné parametry, jako jsou stínící materiály, metody uzemnění a odpor uzemnění, aby se dosáhlo nejlepšího účinku proti rušení.

4.3.2 Monitorování a kontrola životního prostředí

V průmyslovém výrobním prostředí je normální provoz PLC významně ovlivněn faktory prostředí, jako je teplota a vlhkost. Proto je zavedení účinných opatření pro monitorování a kontrolu prostředí zásadní pro zajištění elektrického výkonu a stability PLC.

Teplotní senzory jsou běžně používaná zařízení pro monitorování okolní teploty. Jejich princip fungování je založen na tepelném odporovém efektu neboli termočlánkovém efektu materiálů. Teplotní senzory s tepelným odporem využívají vlastnosti, že se hodnota odporu kovových vodičů nebo polovodičových materiálů mění s teplotou, a vypočítávají teplotu měřením hodnoty odporu. Platinové odporové teplotní senzory mají výhody vysoké přesnosti a dobré stability a jsou široce používány v průmyslovém měření teploty. Termočlánkové teplotní senzory jsou založeny na termoelektrickém jevu dvou různých kovových vodičů. Když dva různé kovové vodiče tvoří uzavřenou smyčku a mezi jejich konci je teplotní rozdíl, ve smyčce se generuje termoelektrický potenciál a teplota se určuje měřením termoelektrického potenciálu. Termočlánkové teplotní senzory mají rychlou odezvu a jsou vhodné pro měření vysokých teplot. Instalace teplotního senzoru do rozvaděče PLC umožňuje monitorovat teplotu ve skříni v reálném čase. Když teplota překročí nastavenou prahovou hodnotu, včas se spustí alarm, který obsluze připomene, aby přijala odpovídající chladicí opatření.

Snímače vlhkosti se používají k monitorování vlhkosti prostředí. Mezi běžné snímače vlhkosti patří kapacitní, rezistivní a keramické. Kapacitní snímače vlhkosti využívají vlastnost, že se dielektrická konstanta materiálů citlivých na vlhkost mění s vlhkostí, k určení vlhkosti měřením kapacity. Rezistivní snímače vlhkosti jsou založeny na principu, že odpor materiálů citlivých na vlhkost se mění s vlhkostí a vlhkost se měří měřením odporu. Keramické snímače vlhkosti mají výhody rychlé odezvy, vysoké přesnosti a dobré stability a jsou široce používány v průmyslovém monitorování vlhkosti. V průmyslovém prostředí s vysokou vlhkostí, jako jsou potravinářské dílny a chemická výroba, může instalace snímačů vlhkosti monitorovat vlhkost prostředí v reálném čase. Pokud vlhkost překročí normální pracovní rozsah PLC, lze včas přijmout odvlhčovací opatření, aby se zabránilo selhání PLC v důsledku problémů s vlhkostí.

Podle údajů z monitorování prostředí přijměte odpovídající kontrolní opatření, abyste zajistili, že PLC pracuje za vhodných podmínek prostředí. Klimatizace je běžné zařízení pro regulaci teploty. V prostředí s vysokou teplotou může klimatizace snížit teplotu uvnitř rozvaděče PLC a zajistit tak normální provoz PLC. V některých velkých průmyslových závodech se pro zajištění stabilního provozu řídicího systému PLC instaluje přesná klimatizace speciálně pro rozvaděč PLC, která přesně reguluje teplotu uvnitř rozvaděče na přibližně 25 °C, čímž se účinně zlepšuje spolehlivost a stabilita PLC.

Odvlhčovač je důležité zařízení pro regulaci vlhkosti. V prostředí s vysokou vlhkostí může použití odvlhčovače snížit obsah vlhkosti ve vzduchu a udržet vnitřek PLC suchý. V některých podzemních továrnách nebo průmyslových podnicích v pobřežních oblastech je kvůli vysoké vlhkosti prostředí rozvaděč PLC vybaven odvlhčovačem pro regulaci vlhkosti v rozsahu 40% – 60%, čímž se zabrání zkratům na desce plošných spojů, korozi a dalším poruchám způsobeným problémy s vlhkostí.

Kromě toho lze přijmout další pomocná opatření, jako je instalace ventilátorů do rozvaděče PLC pro zlepšení cirkulace vzduchu a odvodu tepla; použití vysoušecích prostředků k absorpci vlhkosti ve skříni pro další snížení vlhkosti. V některých malých řídicích systémech PLC se instalací ventilátorů a umístěním vysoušecích prostředků do rozvaděče efektivně zlepšuje pracovní prostředí PLC a zvyšuje se stabilita systému. Zavedením opatření pro monitorování a kontrolu prostředí lze vytvořit vhodné pracovní prostředí pro PLC, snížit dopad faktorů prostředí na elektrický výkon PLC a zajistit kontinuitu a stabilitu průmyslové výroby.

V. Analýza případů

5.1 Případ 1: Optimalizace PLC systému automobilové společnosti

Automobilová společnost široce využívá na svých výrobních linkách řídicí systémy PLC k dosažení automatizace a efektivity výrobního procesu. S neustálým růstem poptávky na trhu a rostoucí složitostí výrobních procesů však původní systém PLC postupně odhalil některé problémy, které ovlivnily efektivitu výroby a kvalitu produktů.

Před optimalizací měl systém PLC společnosti následující hlavní problémy: Za prvé, rychlost odezvy byla pomalá. S tím, jak se výrobní linka dále zrychlovala, výkon původního procesoru PLC postupně nedokázal splňovat požadavky na rychlé zpracování dat a řízení v reálném čase, což vedlo ke zpožděné odezvě zařízení a nestabilnímu rytmu výroby. V procesu svařování karoserie se v důsledku zpoždění v přenosu řídicích instrukcí z PLC do svařovacího robota snížila přesnost řízení doby a polohy svařování, což ovlivnilo kvalitu svařování karoserie a vedlo k problémům, jako je studené svařování a odpájení v některých svařovacích bodech, a míra kvalifikace produktu byla pouze 85%.

Za druhé, systém není dostatečně spolehlivý. Faktory, jako je elektromagnetické rušení a změny teploty ve výrobním prostředí, často způsobují poruchy PLC, což ovlivňuje normální provoz výrobní linky. Podle statistik dosahují prostoje způsobené poruchami PLC více než 10 hodin měsíčně, což způsobuje velké výrobní ztráty.

Původní PLC systém navíc měl špatnou komunikační kompatibilitu s některými nově zavedenými zařízeními, což znemožňovalo dosažení efektivní spolupráce mezi zařízeními a omezovalo celkové zvýšení efektivity výrobní linky.

V reakci na tyto problémy společnost provedla řadu optimalizačních opatření. Z hlediska hardwaru byl zvolen vysoce výkonný procesor s výpočetní rychlostí 50% vyšší než dříve a kapacita paměti byla zdvojnásobena, což efektivně zlepšilo schopnost zpracování dat a rychlost odezvy PLC. Současně byl modernizován napájecí modul a byl použit spínaný zdroj s vyšší stabilitou a odolností proti rušení. Na vstupu napájení byl instalován filtr a oddělovací transformátor, aby se snížil dopad kolísání napájení a rušení na PLC. Kromě toho byly nahrazeny některé I/O moduly s pomalou rychlostí odezvy a nízkou přesností a byly vybrány vysokorychlostní a vysoce přesné I/O moduly pro zlepšení efektivity výměny dat mezi PLC a externími zařízeními.

Z hlediska softwaru byly programovací algoritmus a logika PLC plně optimalizovány. K rozdělení komplexního řídicího programu do více funkčních modulů se používá metoda strukturovaného programování, což zlepšuje čitelnost a udržovatelnost programu. Zároveň se k optimalizaci řízení parametrů svařovacího procesu používají pokročilé algoritmy, jako jsou algoritmy fuzzy řízení. Svařovací proud, napětí, rychlost svařování a další parametry se automaticky upravují podle dat v reálném čase během svařovacího procesu, aby se zlepšila stabilita kvality svařování. Z hlediska komunikace byl komunikační protokol PLC aktualizován, aby umožnil bezproblémovou komunikaci s nově zavedeným zařízením a realizoval spolupráci mezi zařízeními.

Po optimalizaci se výrazně zlepšil výkon PLC systému společnosti. Výrazně se zlepšila rychlost odezvy, zpoždění odezvy zařízení se zkrátilo z původních 100 ms na méně než 20 ms, výrobní rytmus se stal stabilnějším a efektivita výroby se zvýšila o 301 TP3T. Výrazně se také zlepšila spolehlivost systému. Prostoje způsobené poruchou PLC se zkrátily na méně než 2 hodiny měsíčně, což představuje snížení o více než 801 TP3T, čímž se efektivně zajistila kontinuita výroby.

Pokud jde o kvalitu výrobků, díky přesnému řízení parametrů svařovacího procesu se kvalita svařování výrazně zlepšila a míra průchodnosti svařováním karoserií se zvýšila z původního modelu 85% na více než 95%. Nový systém PLC má dobrou komunikační kompatibilitu s ostatními zařízeními, což umožňuje efektivní spolupráci mezi zařízeními a dále zlepšuje celkovou efektivitu výrobní linky.

Z analýzy případu optimalizace PLC systému v tomto automobilovém podniku vyplývá, že prostřednictvím rozumných hardwarových upgradů a optimalizace softwaru lze efektivně zlepšit elektrický výkon PLC, čímž se zvýší efektivita výroby, kvalita produktů a spolehlivost zařízení, a podnik tak získá významné ekonomické výhody a zvýší se jeho konkurenceschopnost.

5.2 Případ 2: Postup zlepšení výkonu PLC v chemické výrobní společnosti

Chemická společnost ve svém výrobním procesu široce využívá řídicí systémy PLC k dosažení přesného řízení různých chemických reakcí, přepravy materiálu a provozu zařízení. S postupným rozšiřováním rozsahu výroby a stále přísnějšími požadavky na procesy však původní systém PLC postupně odhalil některé problémy, které vážně ovlivnily stabilitu a efektivitu výroby.

Před optimalizací měl systém PLC společnosti následující výrazné problémy: Za prvé, rychlost odezvy byla pomalá. V procesu chemické výroby se různé procesní parametry rychle mění, což vyžadovalo rychlou reakci PLC a provádění úprav. Výkon původního procesoru PLC však byl omezený a nebyl schopen včas zpracovat velké množství dat ze senzorů a řídicích instrukcí, což vedlo ke zpoždění regulace. V teplotním okruhu, když teplota v reaktoru abnormálně kolísala, trvalo PLC dlouho, než provedl úpravy, což vedlo k velké teplotní odchylce, která ovlivnila průběh chemické reakce a následně vedla k nestabilní kvalitě produktu a míře vad až 15%.

Za druhé, schopnost ochrany proti rušení je slabá. Prostředí chemické výroby je složité a existuje velké množství zdrojů elektromagnetického rušení, jako jsou vysoce výkonné motory, frekvenční měniče atd. Původní systém PLC nemá dostatečná opatření proti rušení a je často ovlivňován elektromagnetickým rušením, což má za následek chyby v přenosu dat, nesprávné provádění řídicích příkazů a další problémy. Míra poruchovosti zařízení je vysoká a prostoje způsobené poruchou zařízení dosahují více než 15 hodin měsíčně, což společnosti způsobuje velké ekonomické ztráty.

Za třetí, systém má špatnou škálovatelnost. S rozvojem podniku se výrobní proces neustále zlepšuje a je třeba přidávat nová řídicí zařízení a funkce. Původní PLC systém však při svém návrhu plně nezohledňoval škálovatelnost, což ztěžovalo modernizaci hardwaru a softwaru, což omezovalo rozvoj výroby v podniku.

V reakci na tyto problémy společnost provedla řadu cílených optimalizačních opatření. Z hlediska hardwaru byl upgradován procesor PLC a byl zvolen vysoce výkonný vícejádrový procesor. Jeho výpočetní rychlost je o 80% vyšší než dříve, což umožňuje rychle zpracovat velké množství dat a instrukcí, čímž se výrazně zkrátila doba odezvy systému. Zároveň byla zvýšena kapacita paměti, zlepšena rychlost ukládání a čtení dat a systém může běžet stabilně. Byl vylepšen napájecí modul a byl použit spínaný zdroj s vysokou odolností proti rušení, který byl vybaven filtrem a regulátorem napětí, což účinně snižuje dopad rušení napájení na PLC. Dále byly kompletně zkontrolovány a vyměněny vstupní a výstupní moduly a byly vybrány moduly se silnou odolností proti rušení a rychlou odezvou pro zlepšení přesnosti a stability přenosu signálu.

Z hlediska softwaru byla optimalizována programovací logika PLC. Metoda strukturovaného programování se používá k rozložení komplexního řídicího programu do několika funkčních modulů, přičemž každý modul je zodpovědný za specifický řídicí úkol, čímž se zlepšuje čitelnost a udržovatelnost programu. Současně je strategie řízení optimalizována pomocí pokročilých algoritmů, jako je použití fuzzy řídicích algoritmů pro přesné řízení klíčových procesních parametrů, jako je teplota a tlak, a automatické nastavení regulačního množství podle odchylky mezi skutečnou naměřenou hodnotou a nastavenou hodnotou, aby se procesní parametry stabilizovaly. V řízení teploty je po použití fuzzy řídicího algoritmu regulována teplotní odchylka v rozmezí ±1 °C, což efektivně zlepšuje kvalitu produktu a snižuje míru vadnosti na méně než 5%.

Pro zlepšení odolnosti systému proti rušení byla přijata řada hardwarových a softwarových opatření proti rušení. Z hlediska hardwaru je řídicí skříň PLC plně stíněna proti elektromagnetickému rušení a pro snížení vnikání elektromagnetického rušení byly použity kovové stíněné pláště a stíněné kabely. Z hlediska softwaru byly přidány funkce ověřování dat a korekce chyb pro provádění ověřování vstupních a výstupních dat v reálném čase. Jakmile jsou zjištěny chyby v datech, je okamžitě provedena korekce chyb, aby byla zajištěna jejich přesnost.

Z hlediska škálovatelnosti systému byl systém PLC přepracován a byla přijata modulární struktura pro usnadnění upgradu a rozšíření hardwaru a softwaru. Byl vyhrazen dostatek I/O a komunikačních rozhraní pro usnadnění budoucího přidávání nových řídicích zařízení a funkcí.

Po optimalizaci se výrazně zlepšil výkon PLC systému chemické výrobní společnosti. Výrazně se zlepšila rychlost odezvy, efektivně se vyřešil problém se zpožděním regulace, přesnější bylo řízení procesních parametrů, výrazně se zlepšila kvalita produktu a míra vadnosti se snížila o více než 10 procentních bodů. Zlepšila se odolnost systému proti rušení a výrazně se snížila poruchovost zařízení. Měsíční prostoje způsobené poruchami zařízení se zkrátily na méně než 5 hodin, což představuje snížení o více než 66%, čímž se efektivně zajistila kontinuita výroby.

Optimalizovaný PLC systém má navíc dobrou škálovatelnost, což poskytuje silnou podporu pro budoucí rozvoj výroby společnosti. Díky tomuto postupu zlepšování výkonu PLC společnost nejen zlepšila efektivitu výroby a kvalitu produktů, ale také snížila výrobní náklady, zvýšila konkurenceschopnost na trhu a dosáhla významných ekonomických a sociálních výhod.

5.3 Porovnání případů a shrnutí zkušeností

Z hloubkové analýzy výše uvedených dvou případů je jasně patrné, že ačkoli automobilové a chemické výrobní společnosti působí v různých odvětvích a mají značné rozdíly ve výrobních procesech a zařízeních, mají mnoho podobností v optimalizaci elektrického výkonu PLC.

Pokud jde o optimalizaci hardwaru, obě společnosti si uvědomují klíčovou roli vysoce výkonných procesorů ve zlepšení výkonu PLC. Automobilky efektivně zlepšily možnosti zpracování dat a rychlost odezvy výběrem procesorů s vyšší výpočetní rychlostí (50%) a zdvojnásobenou kapacitou paměti; chemické výrobní společnosti zavedly vícejádrové procesory (80%) s vyšší výpočetní rychlostí, čímž výrazně zkrátily dobu odezvy systému. To ukazuje, že výběr vhodného vysoce výkonného procesoru na základě vlastních výrobních potřeb společnosti může výrazně zlepšit výpočetní rychlost PLC a možnosti zpracování dat a uspokojit tak rostoucí potřeby řízení výroby.

Optimalizace výkonových modulů je také společnou iniciativou obou společností. Výrobce automobilů používá spínaný zdroj napájení s vyšší stabilitou a odolností proti rušení, který je vybaven filtrem a oddělovacím transformátorem; výrobce chemických látek používá spínaný zdroj napájení s vysokou odolností proti rušení, který je vybaven filtrem a regulátorem napětí. Tato opatření účinně snižují dopad kolísání napájení a rušení na PLC a zajišťují stabilní provoz PLC ve složitých průmyslových prostředích.

Stejně důležitá je i modernizace vstupních a výstupních modulů. Výrobci automobilů nahradili I/O moduly s pomalou odezvou a nízkou přesností moduly s vysokou rychlostí a vysokou přesností; výrobci chemikálií komplexně zkontrolovali a vyměnili vstupní a výstupní moduly a vybrali moduly se silnou odolností proti rušení a rychlou odezvou. Tato série operací zlepšuje efektivitu výměny dat mezi PLC a externími zařízeními a zajišťuje přesnost a stabilitu přenosu signálu.

Pokud jde o optimalizaci softwaru, metody strukturovaného programování se v obou společnostech široce používají. Automobilové společnosti rozkládají složité řídicí programy do více funkčních modulů, což zlepšuje čitelnost a udržovatelnost programu; chemické výrobní společnosti také používají strukturované programování k rozložení řídicích programů do více funkčních modulů, přičemž každý modul je zodpovědný za specifické řídicí úkoly. Tato programovací metoda zpřehledňuje strukturu programu, usnadňuje technikům ladění a údržbu a zlepšuje efektivitu programování a spolehlivost programu.

Aplikace pokročilých algoritmů přinesla oběma společnostem také značné výhody. Automobilky používají algoritmy fuzzy řízení k optimalizaci parametrů svařovacího procesu, čímž zlepšují stabilitu kvality svařování; chemické společnosti používají algoritmy fuzzy řízení k přesnému řízení klíčových procesních parametrů, jako je teplota a tlak, a efektivně tak zlepšují kvalitu výrobků. To plně dokazuje, že výběr vhodných pokročilých algoritmů založených na charakteristikách výrobního procesu může dosáhnout přesného řízení výrobního procesu a zlepšit kvalitu výrobků a efektivitu výroby.

Tváří v tvář svým vlastním jedinečným problémům obě společnosti také přijaly cílená opatření. Výrobce automobilů se zaměřil na řešení problému s kompatibilitou komunikace mezi systémem a novým zařízením a dosáhl bezproblémové komunikace a spolupráce mezi zařízeními modernizací komunikačního protokolu; chemická společnost se zaměřila na zlepšení odolnosti proti rušení a škálovatelnosti systému a efektivně zvýšila odolnost proti rušení a škálovatelnost systému prostřednictvím zpracování elektromagnetického stínění, přidáním funkcí ověřování dat a korekce chyb a přijetím modulární struktury.

Stručně řečeno, optimalizace elektrického výkonu PLC vyžaduje komplexní zvážení hardwaru, softwaru, prostředí a dalších faktorů a přijetí cílených optimalizačních opatření. Při optimalizaci systémů PLC by podniky měly plně čerpat z těchto úspěšných zkušeností a formulovat rozumné optimalizační plány založené na vlastních výrobních charakteristikách a potřebách s cílem zlepšit efektivitu výroby, kvalitu produktů a spolehlivost zařízení a zvýšit konkurenceschopnost podniků na trhu.

6. Hodnocení efektu optimalizace a analýza ekonomických přínosů

6.1 Ukazatele a metody hodnocení efektu optimalizace

Aby bylo možné komplexně a přesně vyhodnotit vliv optimalizace elektrického výkonu PLC, je nutné stanovit řadu vědeckých a rozumných hodnotících ukazatelů a přijmout vhodné hodnotící metody. Tyto ukazatele a metody mohou intuitivně odrážet dopad optimalizačních opatření na efektivitu výroby, kvalitu produktů atd. a poskytovat pevný základ pro rozhodování v podniku.

Z hlediska hodnotících ukazatelů je klíčovým ukazatelem míra zlepšení efektivity výroby, která přímo odráží nárůst produkce optimalizovaného výrobního systému za jednotku času. Míru zlepšení efektivity výroby lze vypočítat ze změny produkce za jednotku času před a po optimalizaci a vzorec je: míra zlepšení efektivity výroby = (produkce za jednotku času po optimalizaci – produkce za jednotku času před optimalizací) / produkce za jednotku času před optimalizací × 100%. Na určité výrobní lince elektronických produktů se před optimalizací vyrábělo 100 produktů za hodinu a po optimalizaci 120 produktů za hodinu, takže míra zlepšení efektivity výroby = (120 – 100) / 100 × 100% = 20%.

Míra úspěšnosti v zkoušce kvality výrobku je také důležitým ukazatelem pro měření efektu optimalizace, který odráží dopad optimalizačních opatření na stabilitu kvality výrobku. Metoda výpočtu míry úspěšnosti v zkoušce kvality výrobku je: míra úspěšnosti v zkoušce kvality výrobku = počet kvalifikovaných výrobků / celkový počet výrobků × 100%. V určitém strojírenském podniku byla míra úspěšnosti v zkoušce kvality výrobku před optimalizací 85% a po optimalizaci se zvýšila na 95%, což ukazuje, že optimalizační opatření účinně zlepšila kvalitu výrobku.

Neměla by se ignorovat ani míra snížení poruchovosti zařízení, protože odráží spolehlivost a stabilitu optimalizovaného zařízení. Míru snížení poruchovosti zařízení lze vypočítat ze změny počtu poruch zařízení před a po optimalizaci pomocí vzorce: Míra snížení poruchovosti zařízení = (počet poruch zařízení před optimalizací – počet poruch zařízení po optimalizaci) / počet poruch zařízení před optimalizací × 100%. V chemickém výrobním podniku byl počet poruch zařízení za měsíc před optimalizací 10krát vyšší a po optimalizaci se počet poruch zařízení za měsíc snížil na 5krát, takže míra snížení poruchovosti zařízení = (10 – 5) / 10 × 100% = 50%.

Pokud jde o metody hodnocení, experimentální metoda je běžně používanou metodou. Vytvořením experimentální a kontrolní skupiny za stejných podmínek se optimalizuje PLC systém experimentální skupiny, zatímco kontrolní skupina zůstává nezměněna, a poté se porovnávají výkonnostní ukazatele obou skupin za účelem vyhodnocení efektu optimalizace. Na určité automatizované výrobní lince byly vybrány dvě identické výrobní linky, jedna jako experimentální skupina a její PLC systém byl modernizován s optimalizovaným hardwarem a softwarem; druhá byla použita jako kontrolní skupina a nebyla provedena žádná optimalizace. Po určité době provozu byla porovnána efektivita výroby, kvalita výrobků a poruchovost zařízení obou výrobních linek. Bylo zjištěno, že efektivita výroby experimentální skupiny se zvýšila o 25%, míra kvalifikace kvality výrobků se zvýšila o 10% a poruchovost zařízení se snížila o 60%, zatímco ukazatele kontrolní skupiny zůstaly v podstatě nezměněny, což potvrzuje účinnost optimalizačních opatření.

Metoda porovnání je také efektivní metodou hodnocení, která vyhodnocuje efekt optimalizace porovnáním výkonnostních parametrů a výrobních dat PLC systému před a po optimalizaci. V určité automobilové společnosti byly porovnány rychlost odezvy, kapacita zpracování dat a výstup výrobní linky a data o kvalitě PLC systému před a po optimalizaci. Bylo zjištěno, že rychlost odezvy PLC systému po optimalizaci se zvýšila o 30%, kapacita zpracování dat se zvýšila o 40%, výstup výrobní linky se zvýšil o 20% a míra kvalifikace kvality produktu se zvýšila o 8%, což intuitivně demonstruje zlepšení elektrického výkonu PLC a efektivity výroby optimalizačními opatřeními.

Kromě experimentálních a srovnávacích metod lze použít i simulační metody, které využívají profesionální software k modelování a simulaci PLC systému, simulují různé pracovní scénáře a optimalizační plány a predikují optimalizační efekty. V určitém systému řízení výkonu byl k modelování PLC systému použit simulační software, simuloval různá prostředí elektromagnetického rušení a optimalizační opatření a predikoval odolnost a stabilitu optimalizovaného systému proti rušení. Z výsledků simulace je intuitivně patrné, že po přijetí optimalizačních opatření pro elektromagnetické stínění a uzemnění se odolnost systému proti rušení výrazně zlepšila, čímž se účinně snížil dopad elektromagnetického rušení na systém.

Komplexním využitím těchto hodnotících ukazatelů a metod lze komplexně a přesně vyhodnotit vliv optimalizace elektrického výkonu PLC, což podnikům poskytuje vědecký základ pro další zlepšování a optimalizaci systémů PLC.

6.2 Model a aplikace analýzy ekonomických přínosů

Při hodnocení ekonomických přínosů optimalizace elektrického výkonu PLC je běžným a efektivním nástrojem model analýzy nákladů a přínosů. Tento model pomáhá společnostem jasně pochopit ekonomickou proveditelnost a investiční hodnotu optimalizačních opatření kvantitativní analýzou vstupních nákladů a výstupních přínosů v optimalizačním procesu.

Z hlediska nákladů jsou náklady na upgrade hardwaru součástí, kterou nelze ignorovat. Výměna vysoce výkonných procesorů, upgrade paměťových a I/O modulů a dalšího hardwarového vybavení vyžadují určitou finanční částku. V optimalizaci PLC systému v elektronické výrobní společnosti činily náklady na výměnu vysoce výkonných procesorů 50 000 juanů, náklady na upgrade paměťových a I/O modulů 30 000 juanů, respektive 40 000 juanů, a celkové náklady na upgrade hardwaru dosáhly 120 000 juanů. Náklady na optimalizaci softwaru zahrnují náklady na vývoj softwaru, ladění a údržbu. Optimalizace programovacích algoritmů PLC, upgrade softwarových systémů a následná údržba vyžadují profesionální techniky a odpovídající časové náklady. V této elektronické výrobní společnosti činily náklady na optimalizaci softwaru 80 000 juanů, včetně nákladů na práci programátorů, nákup a používání softwarových nástrojů atd.

Náklady na optimalizaci životního prostředí zahrnují především výstavbu elektromagnetického stínění a uzemnění, jakož i náklady na pořízení a provoz zařízení pro monitorování a regulaci životního prostředí. V chemické společnosti činí náklady na instalaci elektromagnetického stínění a vylepšení uzemňovacího systému za účelem snížení dopadu elektromagnetického rušení na PLC 60 000 juanů; zároveň činí náklady na pořízení klimatizací, odvlhčovačů a dalšího zařízení 4 deset tisíc juanů a roční náklady na provoz a údržbu činí 20 000 juanů.

Pokud jde o výhody, výhody plynoucí ze zlepšení efektivity výroby jsou významné. Optimalizací elektrického výkonu PLC se zlepšuje efektivita výroby a zvyšuje se produkce za jednotku času, což vede k dodatečným tržbám z prodeje. V jisté automobilové společnosti se efektivita výroby optimalizované výrobní linky zvýšila o 20% a každý měsíc lze vyrobit o 100 vozů více. Zisk z každého vozu je 20 000 juanů, takže dodatečný zisk plynoucí ze zlepšení efektivity výroby každý měsíc činí 2 miliony juanů.

Výhody plynoucí ze zlepšení kvality výrobků se projevují především ve snížení míry vad a zvýšení přidané hodnoty výrobku. V podniku zabývajícím se výrobou strojů byla míra vadných výrobků před optimalizací 101 TP3T a po optimalizaci se snížila na 51 TP3T. Měsíčně se vyrábělo 10 000 výrobků a náklady na každý výrobek činily 1 000 juanů. Měsíční úspora nákladů díky snížení míry vadných výrobků tedy činila 500 000 juanů. Zlepšení kvality výrobků může také vést k vyšší tržbě výrobku, a tím ke zvýšení tržeb z prodeje.

Výhody plynoucí ze snížení poruchovosti zařízení se odrážejí především ve snížení nákladů na údržbu zařízení a zkrácení prostojů. V jedné energetické společnosti činily roční náklady na údržbu zařízení před optimalizací 500 000 juanů a po optimalizaci se snížily na 200 000 juanů; zároveň se roční prostoje zařízení snížily z 50 hodin na 20 hodin a ztráta prostojů za hodinu činila 10 000 juanů. Výhody plynoucí ze snížení poruchovosti zařízení tedy činí 600 000 juanů ročně.

Model návratnosti investic (ROI) je dalším důležitým nástrojem pro analýzu ekonomických přínosů. Vyhodnocuje ziskovost a investiční hodnotu investičního projektu výpočtem poměru mezi očekávanou návratností investičního projektu a investičními náklady. Vzorec pro výpočet ROI je: ROI = (roční zisk nebo průměrný roční zisk / celková investice) × 100%. V projektu optimalizace PLC systému pro automatizovanou výrobní linku činí celková investice 1 milion juanů, včetně nákladů na upgrade hardwaru, optimalizaci softwaru a optimalizaci prostředí. Po optimalizaci činí dodatečný zisk plynoucí ze zvýšení efektivity výroby, zlepšení kvality produktů a snížení poruchovosti zařízení 300 000 juanů ročně. ROI projektu pak = (30 / 100) × 100% = 30%. To ukazuje, že projekt má vysokou návratnost investic a velkou investiční hodnotu.

Aplikací modelu analýzy nákladů a přínosů a modelu návratnosti investic mohou podniky komplexně a přesně vyhodnotit ekonomické přínosy, které přináší optimalizace elektrického výkonu PLC, a poskytnout tak silnou podporu pro rozhodování podniku. V reálných aplikacích by podniky měly také zvážit proveditelnost a investiční hodnotu optimalizačních opatření v kombinaci s vlastními rozvojovými strategiemi, poptávkou na trhu a finančními podmínkami, aby maximalizovaly ekonomické přínosy podniků.

6.3 Porovnání ekonomických přínosů před a po optimalizaci podniků zabývajících se případy

Podrobným srovnáním ekonomických přínosů případových společností před a po optimalizaci lze intuitivně demonstrovat pozoruhodné výsledky, které optimalizace elektrického výkonu PLC přinesla. Vezměte si jako příklad určitou automobilovou společnost. Před optimalizací byla kvůli problémům, jako je pomalá rychlost odezvy, nedostatečná spolehlivost a špatná komunikační kompatibilita systému PLC, nízká efektivita výroby, nestabilní kvalita výrobků a vysoká poruchovost zařízení, což společnosti způsobovalo velké ekonomické ztráty.

Pokud jde o efektivitu výroby, výrobní linka společnosti vyráběla před optimalizací 50 vozů za hodinu a po optimalizaci se zvýšila na 65 vozů, což představuje zvýšení efektivity výroby o 30%. To znamená, že za stejnou pracovní dobu může společnost vyrobit více produktů, a tím zvýšit tržby z prodeje. Za předpokladu, že cena každého vozu je 150 000 juanů, lze po optimalizaci vyrobit o (65 – 50) × 8 × 22 = 2 640 vozů více za měsíc (na základě 22 pracovních dnů a 8 hodin práce denně) a zvýšení tržeb z prodeje činí 2 640 × 15 = 396 milionů juanů.

Pokud jde o kvalitu výrobků, míra kvalifikovaných výrobků před optimalizací byla 85% a po optimalizaci se zvýšila na 95%. Zlepšení kvality výrobků nejen snižuje ztráty způsobené vadnými výrobky, ale také zvyšuje image značky a konkurenceschopnost podniku na trhu. Vezměme si jako příklad výrobu 10 000 automobilů měsíčně, počet vadných výrobků před optimalizací byl 10 000 × (1 – 85%) = 1 500 a počet vadných výrobků po optimalizaci se snížil na 10 000 × (1 – 95%) = 500. Za předpokladu, že náklady na zpracování každého vadného výrobku činí 50 000 juanů, lze po optimalizaci ušetřit náklady na zpracování vadných výrobků o (1 500 – 500) × 5 = 50 milionů juanů měsíčně.

Pokud jde o poruchovost zařízení, před optimalizací dosahovaly prostoje způsobené poruchou PLC více než 10 hodin měsíčně. Poruchovost zařízení byla vysoká, což ovlivňovalo kontinuitu výroby. Po optimalizaci se prostoje snížily na méně než 2 hodiny měsíčně, což představuje snížení o více než 80%. Snížená poruchovost zařízení snižuje náklady na opravy zařízení a ztráty způsobené prostoji. Za předpokladu, že hodinová ztráta prostojem je 100 000 juanů a náklady na údržbu zařízení jsou 200 000 juanů měsíčně, pak po optimalizaci lze měsíční ztráty prostoji a náklady na údržbu snížit o (10 – 2) × 10 + 20 – 2 × 10 = 800 000 juanů.

Vezměme si jako příklad chemickou výrobní společnost. Před optimalizací byla kvůli problémům, jako je pomalá odezva, slabá odolnost proti rušení a nízká škálovatelnost PLC systému, vysoká míra vadných výrobků, vysoká poruchovost zařízení a nízká efektivita výroby. Po optimalizaci se efektivita výroby výrazně zlepšila, snížila se míra vadných výrobků a poruchovost zařízení, což podniku přineslo značné ekonomické výhody.

Z hlediska efektivity výroby činila denní produkce chemických produktů společnosti před optimalizací 100 tun a po optimalizaci se zvýšila na 120 tun, což představuje zvýšení efektivity výroby o 20%. Za předpokladu, že zisk na tunu produktu je 5 000 juanů, může společnost po optimalizaci vyprodukovat o (120 – 100) × 30 = 600 tun více produktů za měsíc (počítáno jako 30 dní) a zvýšený zisk je 600 × 5 000 = 3 miliony juanů.

Pokud jde o kvalitu výrobků, míra vadných výrobků byla před optimalizací 151 TP3T a po optimalizaci se snížila na 51 TP3T. Vezměme-li jako příklad produkci 3 000 tun výrobků za měsíc, počet vadných výrobků před optimalizací byl 3 000 × 151 TP3T = 450 tun a počet vadných výrobků po optimalizaci se snížil na 3 000 × 51 TP3T = 150 tun. Za předpokladu, že náklady na zpracování každé tuny vadných výrobků činí 3 000 juanů, lze po optimalizaci ušetřit náklady na zpracování vadných výrobků o (450 – 150) × 3 000 = 900 000 juanů za měsíc.

Pokud jde o poruchovost zařízení, před optimalizací dosahovaly prostoje způsobené poruchami zařízení více než 15 hodin měsíčně a náklady na údržbu zařízení byly vysoké. Po optimalizaci se prostoje snížily na méně než 5 hodin měsíčně, což představuje snížení o více než 661 TP3T. Za předpokladu, že hodinová ztráta prostojů je 80 000 juanů a náklady na údržbu zařízení jsou 300 000 juanů měsíčně, pak po optimalizaci lze měsíční ztráty prostojů a náklady na údržbu snížit o (15 – 5) × 8 + 30 – 5 × 8 = 700 000 juanů.

Porovnáním ekonomických přínosů výše uvedených dvou případových společností před a po optimalizaci je jasně patrné, že optimalizace elektrického výkonu PLC může výrazně zlepšit efektivitu výroby společnosti, zlepšit kvalitu produktů a snížit poruchovost zařízení, což společnosti přinese obrovské ekonomické výhody. Tyto reálné případy poskytují silný podklad pro další společnosti pro optimalizaci systémů PLC a dokazují důležitost optimalizace elektrického výkonu PLC pro společnosti, aby se zlepšila jejich konkurenceschopnost a dosáhlo udržitelného rozvoje.

7. Závěr a výhled

7.1 Shrnutí výsledků výzkumu

Tato studie hloubkově analyzuje hardware, software a faktory vnějšího prostředí, které ovlivňují elektrický výkon PLC, a navrhuje řadu komplexních a efektivních optimalizačních metod a technologií. Z hlediska hardwaru, použití vysoce výkonných procesorů, vylepšených paměťových a I/O modulů a optimalizované správy napájení a opatření proti rušení výrazně zlepšily schopnosti zpracování dat PLC, rychlost odezvy a spolehlivost. Volbou procesoru 50% se zvýšením výpočetní rychlosti a zdvojnásobenou kapacitou paměti se výrazně zlepšila rychlost odezvy PLC systému automobilové společnosti a zkrácení zpoždění odezvy zařízení ze 100 ms na méně než 20 ms, což efektivně zvyšuje efektivitu výroby.

Na softwarové úrovni se k optimalizaci programové logiky a strategií řízení a ke zlepšení flexibility a přesnosti řízení systému používají pokročilé programovací technologie, jako je strukturované programování a objektově orientované programování, a také inteligentní algoritmy, jako jsou fuzzy řídicí algoritmy a neuronové sítě. V oblasti regulace teploty byla po zavedení fuzzy řídicího algoritmu v chemickém výrobním podniku dosažena teplotní odchylka v rozmezí ±1 °C, což efektivně zlepšilo kvalitu výrobku a snížilo míru vadnosti na méně než 51 TP3T.

Vzhledem k vnějším faktorům prostředí se používá elektromagnetické stínění, technologie uzemnění a opatření pro monitorování a regulaci prostředí, aby se snížil dopad faktorů prostředí, jako je elektromagnetické rušení, teplota a vlhkost, na PLC, a zajistil se tak jeho stabilní provoz ve složitých průmyslových prostředích. V monitorovacím systému určité rozvodny používá PLC celokovový stíněný plášť a stíněné kabely pro připojení senzorů a akčních členů, čímž účinně odolává silnému elektromagnetickému rušení a zajišťuje stabilní provoz systému.

Prostřednictvím analýzy konkrétního případu automobilové a chemické společnosti byla ověřena účinnost optimalizačních opatření. Po optimalizaci se efektivita výroby automobilových společností zvýšila o 301 TP3T, míra kvalifikace výrobků se zvýšila z 851 TP3T na více než 951 TP3T a poruchovost zařízení se snížila o více než 801 TP3T; efektivita výroby chemických společností se zvýšila o 201 TP3T, míra vadností se zvýšila ze 151 TP3T na méně než 51 TP3T a poruchovost zařízení se snížila o více než 661 TP3T. Tyto pozoruhodné výsledky plně dokazují, že optimalizace elektrického výkonu PLC má velký význam pro zlepšení efektivity výroby, kvality výrobků a spolehlivosti zařízení a může podnikům přinést obrovské ekonomické výhody a zlepšení konkurenceschopnosti na trhu.

7.2 Nedostatky a perspektivy výzkumu

Přestože tato studie dosáhla určitých výsledků v optimalizaci elektrického výkonu PLC, stále existují určité nedostatky. Rozsah studie je v některých aspektech omezený, zaměřuje se především na dopad a optimalizaci běžného hardwaru, softwaru a environmentálních faktorů na elektrický výkon PLC. Některé nově vznikající technologie, jako je potenciální využití kvantových výpočtů v procesorech PLC a využití technologie blockchain v přenosu dat v PLC, nebyly dosud hluboce prozkoumány. S neustálým rozvojem vědy a techniky by tyto nově vznikající technologie mohly přinést nové průlomy ve zlepšení elektrického výkonu PLC, ale tato studie tyto špičkové oblasti nezahrnula, což omezuje komplexnost a předvídavost výzkumu.

Existují také určitá omezení v experimentálních podmínkách. Během výzkumného procesu, ačkoli byly analyzovány skutečné případy, je pro experimentální prostředí obtížné plně simulovat složité a proměnlivé prostředí průmyslového pole. Faktory, jako je elektromagnetické rušení, změny teploty a vlhkosti v průmyslových lokalitách, jsou často rozmanité a nejisté a experimentální podmínky nemusí zahrnovat všechny tyto situace. V některých speciálních průmyslových scénářích, jako jsou extrémní prostředí, jako je hluboké moře a vesmír, jsou výzvy, kterým čelí PLC, závažnější. Experimentální podmínky této studie nemohou tyto extrémní situace efektivně simulovat, což může vést k určitým omezením při prosazování výsledků výzkumu v praktických aplikacích.

Budoucí směry výzkumu lze rozvíjet z několika hledisek. Na jedné straně bychom měli prozkoumat využití nově vznikajících technologií v optimalizaci elektrického výkonu PLC. Měli bychom studovat, jak může kvantová výpočetní technologie zlepšit výpočetní rychlost a schopnosti zpracování dat procesorů PLC a jak může technologie blockchain zvýšit bezpečnost a spolehlivost přenosu dat PLC. Můžeme studovat, jak aplikovat supervýpočetní výkon kvantových výpočtů na komplexní algoritmické zpracování PLC pro dosažení rychlé analýzy a rozhodování o rozsáhlých datech; a prozkoumat, jak distribuovaná účetní kniha a šifrovací technologie blockchainu mohou zajistit, že přenos dat PLC v průmyslovém internetu věcí nebude manipulován ani odcizen.

Na druhou stranu budeme dále zlepšovat experimentální výzkum, rozšiřovat experimentální scénáře, co nejvíce simulovat různá složitá průmyslová prostředí a zlepšovat spolehlivost a použitelnost výsledků výzkumu. Vytvoříme komplexnější experimentální platformu pro simulaci průmyslových prostředí v různých odvětvích a scénářích a budeme testovat a analyzovat výkon PLC za různých složitých podmínek. Budeme provádět speciální experimentální výzkum s ohledem na vysoký tlak, nízkou teplotu, silnou korozi a další charakteristiky hlubokomořského prostředí, stejně jako na vysokou radiaci a mikrogravitaci vesmírného prostředí, abychom poskytli technickou podporu pro aplikaci PLC v těchto speciálních oblastech.

S hloubkovým rozvojem Průmyslu 4.0 a inteligentní výroby budou PLC hluboce integrovány s umělou inteligencí, velkými daty, cloud computingem a dalšími technologiemi. Budoucí výzkum se může zaměřit na dopad těchto technologických integrací na elektrický výkon PLC a na to, jak dosáhnout inteligentního a adaptivního řízení řídicích systémů PLC prostřednictvím technologické integrace. Využijte technologii umělé inteligence k dosažení inteligentní diagnostiky a prediktivní údržby výrobních procesů PLC, optimalizujte strategie řízení PLC pomocí analýzy velkých dat a využijte cloud computing k dosažení vzdáleného ukládání a analýzy dat PLC. Rozšířením těchto výzkumných směrů se očekává další zlepšení elektrického výkonu PLC a silnější technická podpora pro rozvoj průmyslové automatizace.

8. Odkazy

[1] Wang Qianjin, Ma Xiaoping, Zhang Shoutian. Aplikace redundance softwaru PLC v systému monitorování ventilátorů [J]. Průmyslová a těžební automatizace, 2014, 40(01): 93-96.

[2] Wang Yungang, Chen Wenyan. Systém automatické regulace hladiny vody založený na MCGS a PLC [J]. Měřicí a řídicí technologie, 2014, 33(01): 96-98+103.

[3] Zhou Shiqiang, Guo Qiang, Zhu Tao, Liu Xudong. Analýza a výzkum v oblasti elektrického řízení a aplikační technologie PLC [J]. Chinese Folk House (druhá polovina měsíce), 2014 (01): 199+201.

[4] Yuan Wenbo, Hong Bo, You Wanfang, Yin Zhaosheng, Jiang Yan, Wen Liu. Výzkum komunikace S7-PLC založené na protokolu Modbus/TCP [J]. Počítačové inženýrství a design, 2014, 35(02): 736-741.

[5] Xie Jinsong, Liang Hongbin. Výzkum řídicího systému s měkkým PLC pro pětiosou CNC frézku [J]. Kombinovaná technologie obráběcích strojů a automatizace, 2014 (03): 82-85.

[6] Li Benhong, Chen Xiaojun. Návrh řídicího systému pro automatizaci výrobní linky pro balení potravin založeného na PLC a dotykové obrazovce [J]. Strojírenská a elektrotechnická technologie, 2014, 43 (01): 9-13.

[7] Hu Shijun, Zhang Hongxiang, Zhang Dailu. Výzkum aplikace PLC v systémech regulace teploty [J]. Forging Technology, 2014, 39(01): 118-120.

[8] Liu Li. Aplikace konfiguračního softwaru v experimentálním systému PLC [J]. Laboratorní výzkum a průzkum, 2014, 33(04): 127-129+136.

[9] Li Xiaoting, Zhang Chen, Fang Lide, Zhang Yao, Liang Yujiao, He Qing. Návrh měřicího a řídicího systému pro maloobjemové vysoce přesné vícefázové proudění založené na PLC [J]. Journal of Electronic Measurement and Instrumentation, 2014, 28(06): 670-674.

[10] Chen Jin, Ji Yuanyuan, Li Yaoming. Návrh monitorovacího systému pro sklízecí mlátička založeného na PLC a dotykové obrazovce [J]. Instrument Technology and Sensor, 2014 (07): 78-81.

[11] Huang Cheng, Li Xiaolin, Ren Junhui, Huang Ying, Li Yan, Zhang Wanrong. Výzkum AC/DC PLC šumového filtru pro projekt přenosu Nuozadu ±800kV DC [J]. Vysokonapěťové přístroje, 2014, 50(08): 87-92.

[12] Yin Jianfeng, Ding Wenbo, Wei Huayi, Zhu Desheng, Cai Yu, Gao Zhen. Výzkum standardů komunikace nosičů elektrického vedení PRIME a G3-PLC [J]. Electrical Measurement and Instrumentation, 2014, 51 (13): 37-41.

[13] Mao Yun, Yang Feng. Návrh řídicího systému krokového motoru založeného na PLC [J]. Průmyslová instrumentace a automatizační zařízení, 2014(04):87-89+98.

[14] Lv Huafang, Yang Hanbo, Cong Zhentao, Lei Huimin. Automatický systém měření infiltrace srážek v interiéru založený na PLC řízení [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Machinery, 2014, 45(09): 144-149+160.

[15] Guo Wei, Tian Lulin, Zhang Yongliang, Cui Ge'an, Yang Yun. Návrh a implementace univerzální ochranné platformy založené na softwarovém jádru vestavěného PLC [J]. Power System Protection and Control, 2014, 42(16): 122-126.

[16] Chen Dongqing. Návrh operačního systému průmyslového robota pro paletizaci založeného na PLC a dotykové obrazovce [J]. Packaging Engineering, 2014, 35 (23): 84-88.

[17] Shu Changbao, Jiang Bujun, Yu Zhao, Chen Yunyun. Vývoj multifunkčního praktického výukového zařízení s PLC [J]. Experimentální technologie a management, 2014, 31(12): 70-73.

[18] Zhao Jinhui, Yang Xuejun, Liu Lijing, Liu Zhongjun, Zhou Junping, Jin Chen. Zařízení pro mechanické testování výkonu secího stroje s otevřeným brázdou založeného na PLC [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Machinery, 2014, 45(S1): 29-34.

[19] Kou Zhiwei, Xu Mingna, Li Wenjun, Su Xi, Ma Dezhi. Systém měření a regulace hladiny vody v projektu solárního ohřevu vody založený na PLC [J]. Zahraniční elektronická měřicí technologie, 2015, 34(01): 69-72+79.

[20] Kou Zhiwei, Xu Mingna, Su Xi, Ma Dezhi, Li Wenjun. Návrh systému pro školení v oblasti invertorů založeného na PLC [J]. Electronic Measurement Technology, 2015, 38(01): 12-15.

[21] Sun Songli, Wang Ronglin, Zhang Guixin. Návrh simulačního tréninkového systému PLC založeného na MCGS[J]. Laboratorní výzkum a průzkum, 2015, 34(01): 87-91.

[22] Chen Huilian, Gu Mingyue, Zheng Yanbo, Yan Ying. Návrh systému automatické regulace teploty a vlhkosti založeného na PLC [J]. Journal of Chinese Agricultural Mechanization, 2015, 36(02): 246-248.

[23] Gan Neng. Výzkum aplikace technologie řízení PLC v průmyslové automatizaci [J]. Elektronické technologie a softwarové inženýrství, 2015(06):159-160.

[24] Hao Song, Meng Yue, Li Wei, Hu Shaoyu, Yang Dehong. Aktivace dráhy PKC indukovaná PTH nezávisle na PLC zvyšuje expresi CITED1 v osteoblastech [J]. Journal of Southern Medical University, 2015, 35(04): 486-491.

[25] Chen Xiaobei, Wang Zhicheng, Ye Baoan. Návrh řídicího systému s dotykovou obrazovkou PLC založeného na vestavěném systému [J]. Electronic Measurement Technology, 2015, 38(03): 54-56.

[26] Zhu Xiangrong, Feng Qiaosheng, Shi Shaojie, Lv Lingzhi. VC + programovací technologie pro Xinjie PLC pro komunikaci se sériovým portem počítače a Ethernetem [J]. Software, 2015, 36 (06): 75-82.

[27] Cheng KW, Li Q, Zhan YQ, Wang CY, Wang GH, Ni Y, Zhu BH, Deng XS. Účinky 5-fluorouracilu na biologické vlastnosti a mechanismus rezistence na léky u buněčné linie hepatocelulárního karcinomu PLC/RAF/5 [J]. Journal of Clinical Hepatobiliary Diseases, 2015, 31(09): 1458-1463.

[28] Yang Dong, Lei Yong, Tu Guoqiang, Pan Zhenyu, Yu Qiaojun. Návrh systému tunelových ventilátorů založeného na řízení Siemens PLC [J]. Automation Instrumentation, 2015, 36 (09): 65-68.

[29] Xing Ling, Xu Jianning, Dong Zengwen. Návrh a vývoj experimentálního systému PLC pro kombinovaná velkoobjemová zařízení s virtuálně-reálnou řídicí jednotkou [J]. Experimentální technologie a management, 2015, 32 (11): 121-124.

[30] Wang Jingchong, Wang Dahu, Liu Haiyang. Aplikace virtuální simulace ve výuce dávkovacích řídicích systémů PLC [J]. Laboratorní výzkum a průzkum, 2015, 34(09): 75-78+102.

[31] Wang Weijun, Guo Qing, Liu Wei, Sun Jin. Vývoj řídicí jednotky CNC vrtačky na bázi PLC [J]. Zahraniční elektronická měřicí technologie, 2013, 32 (01): 41-45.

[32] Wang Hong, Wang Zicheng, Cui Guangzhao. Výzkum řízení a simulace výtahů s PLC založeného na konfiguračním softwaru [J]. Automatizace výroby, 2013, 35(02): 109-112.

[33] Zhou Yu, Zhang Feng, Liu Yan. Návrh a optimalizace výkonu systému G3-PLC založená na vestavěné platformě [J]. Communications Technology, 2020, 53(05): 1163-1168.