Выбор программируемого логического контроллера
Для выбора программируемого логического контроллера рассмотрим семь современных программируемых логических контроллеров различных производителей: I-8837, ADAM-5000, DirectLOGIC, МФК, TKM52, ADAM-8000 и SIMANTIC.
Выбираемый микроконтроллер должен отвечать следующим требованиям:
1) поддержка требуемого количества входных и выходных сигналов;
2) применение, как для непрерывных производств, так и для периодических;
3) высокий уровень надежности, помехозащищенности (отказ микроконтроллера может к большим экономическим потерям);
4) высокая производительность, необходимая для контроля большого количества технологических параметров;
5) использование стандартных протоколов и коммуникационных интерфейсов для работы с верхним уровнем;
6) широкий диапазон модулей расширения для поддержки всевозможных датчиков;
7) развитая программная поддержка;
8) широкий диапазон рабочих условий;
9) оптимальная цена.
В таблице 5.1 приведены характеристики ПЛК различных
производителей.
Таблица 5.1 – Группы потребительских свойств ПЛК
| I-8837 | ADAM-5000 | DirectLOGIC | МФК | TMK52 | ADAM-8000 | SIMATIC | |
| Производительность | |||||||
| Время выполнения операции | |||||||
| * Функциональность | |||||||
| Надежность | |||||||
| * Наработка на отказ | |||||||
| ср. вр. восстановления | |||||||
| Затраты | |||||||
| Стоимость оборудования | 3183,95 | ||||||
| Стоимость монтажа | |||||||
| Потребляемая мощность | |||||||
| * Гарантийный срок | |||||||
| Масса | 0,3 | 0,4 | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
* - прямая характеристика.
Рассматриваемые контроллеры имеют сходные функциональные возможности, близкие технические и эксплуатационные характеристики, некоторые контроллеры имеют схожие размеры. Все контроллеры построены по магистрально-модульному принципу, монтируются на панель или DIN-рейку, работают от напряжения от +24 до 220в и поддерживают протоколы обмена Fieldbus, некоторые Ethernet, имеют широкий набор модулей:
1) модули дискретных входов/выходов;
2) коммуникационные модули;
3) модули аналогового ввода/вывода;
4) модули терморегуляторов;
5) модули позиционирования;
6) модули ПИД-регулятора;
7) модули контроля движения.
Учитывая специфику устройств, критерии оценки можно разделить на три
группы, изображенные на дереве характеристик ПЛК (рис. 5.1):
Рисунок 5.1 – Дерево характеристик ПЛК
· технические характеристики;
· эксплуатационные характеристики;
· потребительские свойства.
При этом критериями выбора считаются потребительские свойства, т.е.
соотношение показателей затраты/производительность/надежность, а технические и эксплуатационные характеристики ограничениями для процедуры выбора.
Кроме того, необходимо разделить характеристики на прямые (для которых положительным результатом является её увеличение) и обратные (для которых положительным результатом является её уменьшение).
Определяются среднеарифметические значения ненормированных
коэффициентов для каждой группы характеристик:
(5.1)
, при 
Определяются значения нормированных весовых коэффициентов по группам
характеристик ПЛК:
(5.2)
Проверяем правильность расчетов, согласно которой сумма всех
коэффициентов весомости в группе должна быть равна единице:
(5.3)
Определение весовых коэффициентов для характеристик ПЛК является одной
из самых ответственных задач, т.к. именно от их правильной величины зависит
достоверность результатов анализа. Для нахождения усредненной оценки каждого
коэффициента может быть рекомендована следующая методика экспертных оценок.
Составляется сводная анкета эксперты-коэффициенты для каждого ПЛК, в
которой проставляются полученные от каждого эксперта ненормированные
коэффициенты весомости по шкале от 0 до 10 (табл. 5.2 – 5.8).
Таблица 5.2 – Сводная анкета эксперты-коэффициенты для ПЛК I-8837
| I-8837 | Эксперт1 | Эксперт2 | Эксперт3 | Эксперт4 | Эксперт5 | Эксперт6 | Эксперт7 | Эксперт8 | Эксперт9 | Эксперт10 |
| Производительность | ||||||||||
| Время выполнения операции | ||||||||||
| * Функциональность | ||||||||||
| Надежность | ||||||||||
| * Наработка на отказ | ||||||||||
| ср. вр. восстановления | ||||||||||
| Затраты | ||||||||||
| Стоимость оборудования | ||||||||||
| Стоимость монтажа | ||||||||||
| Потребляемая мощность | ||||||||||
| * Гарантийный срок | ||||||||||
| Масса |
Таблица 5.3 – Сводная анкета эксперты-коэффициенты для ПЛК ADAM-5000
| ADAM-5000 | Эксперт1 | Эксперт2 | Эксперт3 | Эксперт4 | Эксперт5 | Эксперт6 | Эксперт7 | Эксперт8 | Эксперт9 | Эксперт10 |
| Производительность | ||||||||||
| Время выполнения операции | ||||||||||
| * Функциональность | ||||||||||
| Надежность | ||||||||||
| * Наработка на отказ | ||||||||||
| ср. вр. восстановления | ||||||||||
| Затраты | ||||||||||
| Стоимость оборудования | ||||||||||
| Стоимость монтажа | ||||||||||
| Потребляемая мощность | ||||||||||
| * Гарантийный срок | ||||||||||
| Масса |
Таблица 5.4 – Сводная анкета эксперты-коэффициенты для ПЛК DirectLOGIC
| DirectLOGIC | Эксперт1 | Эксперт2 | Эксперт3 | Эксперт4 | Эксперт5 | Эксперт6 | Эксперт7 | Эксперт8 | Эксперт9 | Эксперт10 |
| Производительность | ||||||||||
| Время выполнения операции | ||||||||||
| * Функциональность | ||||||||||
| Надежность | ||||||||||
| * Наработка на отказ | ||||||||||
| ср. вр. восстановления | ||||||||||
| Затраты | ||||||||||
| Стоимость оборудования | ||||||||||
| Стоимость монтажа | ||||||||||
| Потребляемая мощность | ||||||||||
| * Гарантийный срок | ||||||||||
| Масса |
Таблица 5.5 – Сводная анкета эксперты-коэффициенты для ПЛК МФК
| МФК | Эксперт1 | Эксперт2 | Эксперт3 | Эксперт4 | Эксперт5 | Эксперт6 | Эксперт7 | Эксперт8 | Эксперт9 | Эксперт10 |
| Производительность | ||||||||||
| Время выполнения операции | ||||||||||
| * Функциональность | ||||||||||
| Надежность | ||||||||||
| * Наработка на отказ | ||||||||||
| ср. вр. восстановления | ||||||||||
| Затраты | ||||||||||
| Стоимость оборудования | ||||||||||
| Стоимость монтажа | ||||||||||
| Потребляемая мощность | ||||||||||
| * Гарантийный срок | ||||||||||
| Масса |
Таблица 5.6 – Сводная анкета эксперты-коэффициенты для ПЛК ТКМ52
| TMK52 | Эксперт1 | Эксперт2 | Эксперт3 | Эксперт4 | Эксперт5 | Эксперт6 | Эксперт7 | Эксперт8 | Эксперт9 | Эксперт10 |
| Производительность | ||||||||||
| Время выполнения операции | ||||||||||
| * Функциональность | ||||||||||
| Надежность | ||||||||||
| * Наработка на отказ | ||||||||||
| ср. вр. восстановления | ||||||||||
| Затраты | ||||||||||
| Стоимость оборудования | ||||||||||
| Стоимость монтажа | ||||||||||
| Потребляемая мощность | ||||||||||
| * Гарантийный срок | ||||||||||
| Масса |
Таблица 5.7 – Сводная анкета эксперты-коэффициенты для ПЛК ADAM-8000
| ADAM-8000 | Эксперт1 | Эксперт2 | Эксперт3 | Эксперт4 | Эксперт5 | Эксперт6 | Эксперт7 | Эксперт8 | Эксперт9 | Эксперт10 |
| Производительность | ||||||||||
| Время выполнения операции | ||||||||||
| * Функциональность | ||||||||||
| Надежность | ||||||||||
| * Наработка на отказ | ||||||||||
| ср. вр. восстановления | ||||||||||
| Затраты | ||||||||||
| Стоимость оборудования | ||||||||||
| Стоимость монтажа | ||||||||||
| Потребляемая мощность | ||||||||||
| * Гарантийный срок | ||||||||||
| Масса |
Таблица 5.8 – Сводная анкета эксперты-коэффициенты для ПЛК SIMATIC
| SIMATIC | Эксперт1 | Эксперт2 | Эксперт3 | Эксперт4 | Эксперт5 | Эксперт6 | Эксперт7 | Эксперт8 | Эксперт9 | Эксперт10 |
| Производительность | ||||||||||
| Время выполнения операции | ||||||||||
| * Функциональность | ||||||||||
| Надежность | ||||||||||
| * Наработка на отказ | ||||||||||
| ср. вр. восстановления | ||||||||||
| Затраты | ||||||||||
| Стоимость оборудования | ||||||||||
| Стоимость монтажа | ||||||||||
| Потребляемая мощность | ||||||||||
| * Гарантийный срок | ||||||||||
| Масса |
Выбор аппаратуры производится в четыре этапа:
1. определение соответствия технических характеристик предъявленным требованиям;
2. определение соответствия эксплуатационных характеристик предъявленным требованиям;
3. оценка потребительских свойств выбираемой аппаратуры;
4. ранжирование изделий.
На первом этапе каждая техническая характеристика анализируемого изделия сравнивается с предъявленными к проектируемой системе требованиями, и если данная характеристика не удовлетворяет этим требованиям, изделие снимается с рассмотрения.
Такой же анализ проводится на втором этапе с эксплуатационными характеристиками, и только если технические и эксплуатационные характеристики соответствуют поставленной задаче и предъявленным требованиям, проводится оценка потребительских свойств ПЛК.
Для этого используется аддитивный метод оценки, когда суммарная оценка каждой группы свойств (характеристик) (затраты / производительность / надежность) вычисляется по следующей формуле:
, (5.4)
где 
(5.5), 
(5.6) - нормированные прямые и обратные характеристики выбираемого изделия (переход к относительным характеристикам);
- весовые коэффициенты характеристик;
l - число прямых характеристик , n-l - число обратных характеристик.
В таблице 5.9 показаны расчеты нормированных прямых и обратных характеристик ПЛК.
Таблица 5.9 – Расчет прямых и обратных характеристик ПЛК
| I-8837 | ADAM-5000 | DirectLOGIC | МФК | TMK52 | ADAM-8000 | SIMATIC | |
| Производительность(Кп) | |||||||
| Кпi= | 0,33333333 | 0,33333 | 0,33333 | ||||
| Kпi*= | 0.4 | 0.6 | 0,2 | 0,2 | |||
| Kп= | 0.364052288 | 0,08421053 | 0,51258 | 0,60811 | 0,66838 | 0,67549 | |
| Надежность (Кн) | |||||||
| Kнi*= | |||||||
| Кнi= | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | |||
| Kн= | 0,21528 | 0,7248062 | 0,75137 | 0,75294 | |||
| Затраты (Кз) | |||||||
| Kзi*= | 0,5 | 0,5 | |||||
| Кзi= | 0,99209 | 0,51927544 | 0,63254 | 0,30033 | 0,2897 | ||
| Кзi= | 0.5 | 0,5 | |||||
| Кзi= | 0,9375 | 0,9375 | 0,9375 | ||||
| Кзi= | 0,97872 | ||||||
| Kз= | 0.882608696 | 1.1566 | 1,02316566 | 0,13014 | 0,09923 | 0,7355 | 0,87166 |
Ранжирование изделий, т.е. расположение их в порядке возрастания (или убывания) соотношения показателей затраты/производительность/надежность целесообразно проводить по формуле:
(5.7)
Таблица 5.10 – Комплексные и интегральные оценки потребительских характеристик ПЛК
| № | ПЛК | ПроизводительностьKп | Надежность Kн | Затраты Kз | Кп+Кн+Кз |
| I-8837 | 0,364052288 | 0,88261 | 2,24666 | ||
| ADAM-5000 | 0,311392405 | 0,215277778 | 1,1566 | 1,68327 | |
| DirectLOGIC | 0,084210526 | 0,724806202 | 1,02317 | 1,83218 | |
| МФК | 0,512582781 | 0,13014 | 0,64272 | ||
| TMK52 | 0,608108108 | 0,09923 | 0,70734 | ||
| ADAM-8000 | 0,668376068 | 0,75136612 | 0,7355 | 2,15524 | |
| SIMATIC | 0,675485009 | 0,752941176 | 0,87166 | 2,30009 |
По результатам вычислений построена диаграмма комплексных оценок
потребительских характеристик ПЛК (рис. 5.2).
Рисунок 5.2 – Диаграмма комплексных оценок
потребительских характеристик ПЛК
Из взятых для сравнения ПЛК наилучшими потребительскими свойства
обладает контроллер SIMATIC.