Dzisiaj udostępniam praktyczny artykuł, który pomoże Ci zrozumieć, jak wygląda idealny program PLC, a także przedstawia standardy programowania PLC i sugestie dotyczące praktycznej pracy.
Wymagania projektowe dla doskonałego programu PLC:
Kompletny program PLC nie polega jedynie na uruchomieniu systemu; wymaga to również kompletnych komentarzy,-dobrze zorganizowanej architektury, dobrej skalowalności, kompleksowego systemu alarmowego i zabezpieczającego oraz-wcześniej uruchomionego systemu symulacji.
1. Prostota
Uczyń program PLC tak prostym, jak to możliwe. Prostota oznacza użycie standardowego frameworka programu i prostych instrukcji. Ogólnie rzecz biorąc, polega to na optymalizacji struktury programu i uproszczeniu programu za pomocą instrukcji sterowania przepływem. Mówiąc dokładniej, oznacza to zastąpienie instrukcji jedno-funkcyjnych instrukcjami o większej mocy i zwrócenie uwagi na kolejność instrukcji.
2. Czytelność
Zaprojektowany program powinien charakteryzować się dużą czytelnością. Pomaga to nie tylko programiście lepiej zrozumieć program i ułatwia debugowanie, ale także ułatwia zrozumienie go innym, a użytkownikom utrzymanie. W razie potrzeby powinno także ułatwiać rozpowszechnianie programu.
Aby zapewnić dobrą czytelność, projekt programu powinien być jak najbardziej przejrzysty. Zwróć uwagę na hierarchię i modułowość, nawet stosując metody projektowania obiektowego. W miarę możliwości stosuj standardowe praktyki projektowe.
Jeśli w szczególnych przypadkach używane są języki programowania, w większości przypadków należy zastosować diagramy drabinkowe dla większej czytelności. Alokacja wejść/wyjść powinna być systematyczna, aby ułatwić zapamiętywanie i zrozumienie. W razie potrzeby dodaj komentarze. Należy również systematycznie wykorzystywać elementy wewnętrzne; unikaj ich przypadkowego używania.
Czytelność powinna być brana pod uwagę od początku projektowania programu. Nie jest to łatwe do całkowitego osiągnięcia, ponieważ podczas debugowania programu dodanie lub usunięcie instrukcji oraz zmiany w użyciu wewnętrznych komponentów mogą spowodować, że pierwotnie przejrzysty program będzie nieco bałaganiarski. Dlatego należy pozwolić na korekty podczas debugowania w fazie projektowania, a następnie uporządkować po debugowaniu. Dzięki temu program będzie wyższej jakości.
Komentarze do programu powinny zawierać co najmniej następujące elementy:
A. Komentarze systemowe: Właściciel praw autorskich i cel całego programu; B. Komentarze do bloku: Główny cel i autor bloku; C. Komentarze do segmentu: Cel segmentu kodu; D. Komentarze do zmiennych: znaczenie-oczywiste, włączając komentarze we/wy i komentarze do zmiennych pośrednich. Jeśli chodzi o względy poufności, należy je rozwiązać za pomocą algorytmu szyfrowania lub szyfrowania blokowego programu, a nie ograniczając liczbę komentarzy.
3. Poprawność
Program PLC musi być poprawny i zweryfikowany poprzez rzeczywiste działanie, aby wykazać jego prawidłowe działanie. Jest to najbardziej podstawowy wymóg dla programu PLC; jeśli nie zostanie to osiągnięte, niezależnie od tego, jak dobre są inne aspekty, są one bezużyteczne.
Aby zapewnić poprawność programu, należy dokładnie używać instrukcji i urządzeń wewnętrznych. Prawidłowe stosowanie instrukcji wiąże się z ich dokładnym zrozumieniem; dlatego należy dokładnie poznać znaczenie i warunki stosowania instrukcji. Jeśli to konieczne, można napisać małe programy w celu przetestowania niejasnych instrukcji.
W przypadku tej samej instrukcji, ze względu na różnice w partiach produkcyjnych lub modelach serii sterowników PLC, niektóre szczegóły instrukcji mogą się różnić. Należy dokładnie zapoznać się z instrukcją programowania.
Ważne jest również prawidłowe użytkowanie urządzeń wewnętrznych. Na przykład niektóre sterowniki PLC są wyposażone-w zabezpieczenie przed wyłączeniem zasilania, a inne nie. Należy koniecznie upewnić się, że używane są urządzenia wymagające-zabezpieczenia przed wyłączeniem zasilania i odwrotnie.
Krótko mówiąc, najbardziej podstawowym wymaganiem dla programów PLC jest dokładne użycie instrukcji i prawidłowe wykorzystanie komponentów wewnętrznych, aby zapewnić prawidłowe wykonanie zaprogramowanego programu.
Dla prostego przykładu sterowniki PLC firmy Siemens wymagają zmiennych z funkcją przechowywania jako zmiennych pośrednich dla zboczy narastających i opadających, takich jak punkty M-lub punkty DB-. Użycie zmiennej temp FC mogłoby powodować problemy.
4. Niezawodność
Programy muszą być nie tylko poprawne, ale i niezawodne. Niezawodność odzwierciedla stabilność programu PLC, która jest również wymogiem podstawowym.
Niektóre programy PLC działają poprawnie w normalnych warunkach pracy lub podczas legalnych operacji, ale nie działają prawidłowo w nietypowych warunkach pracy (takich jak chwilowa przerwa w zasilaniu, po której następuje szybkie przywrócenie zasilania) lub po nielegalnych operacjach (takich jak naciskanie przycisków w niewłaściwej kolejności lub jednoczesne naciśnięcie kilku przycisków). Takie programy są zawodne, niestabilne lub źle zaprojektowane.
Dobre programy PLC potrafią identyfikować nieprawidłowe warunki pracy i bezproblemowo integrować je z normalnymi warunkami, umożliwiając programowi dostosowanie się do różnych sytuacji. Dobry program PLC może odrzucić nielegalne operacje bez pozostawiania „śladu”, akceptując jedynie legalne operacje.
Blokowanie jest powszechną metodą odrzucania nielegalnych operacji; Obwody przekaźnikowe często korzystają z tej metody, a sterowniki PLC również mogą odziedziczyć to podejście.
5. Łatwość modyfikacji
Program powinien być łatwy do modyfikacji. Jedną z cech sterownika PLC jest jego wygoda i elastyczność w dostosowywaniu się do różnych sytuacji. Osiąga się to poprzez modyfikację lub przeprojektowanie programu.
Przeprojektowanie programu stosuje się, gdy trzeba zmienić wymagania aplikacyjne procesu PLC. Nie tylko program zostanie przepisany, ale także należy ponownie przydzielić wejścia/wyjścia. W większości przypadków przepisywanie programu nie jest konieczne; wystarczą drobne modyfikacje. Wymaga to, aby program był łatwy w modyfikacji.
Łatwość modyfikacji oznacza także elastyczność, wymagającą jedynie niewielkich zmian, aby osiągnąć cel polegający na zmianie parametrów lub modyfikacji działań.
6. Możliwość rozbudowy
Wiele programów może być wstępnie-zaprogramowanych przed wdrożeniem w witrynie, ale może być konieczne dodanie-na miejscu dodatkowych programów. Aby uniknąć zakłócenia ogólnej struktury systemu, w każdym obszarze funkcjonalnym należy zarezerwować wystarczającą ilość miejsca na sprzęt do tworzenia kopii zapasowych. Oprogramowanie powinno być zaprojektowane z myślą o obsłudze ręcznej, automatycznej i półautomatycznej-, a przestrzeń powinna być odpowiednio przydzielona.
7. Kompleksowy System Alarmowy
Systemy PLC są często stosowane w środowiskach przemysłowych, gdzie każdy wypadek może spowodować straty, duże lub małe. Aby zapewnić zapobieganie wypadkom lub minimalizować straty podczas wypadku, należy podkreślić funkcje alarmowe i zabezpieczające sterownika PLC. Dlatego jest to podkreślane jako ważny element systemu.
8. Symulacja programu
Aby zapewnić postęp-debugowania na miejscu lub demonstracje dla klientów, przed wdrożeniem często wymagana jest w pełni automatyczna symulacja programu. Wymaga to dodania sekcji programu symulacyjnego do istniejącego programu, który jest odłączany po normalnym-działaniu na miejscu. Aby program mógł przeprowadzić symulację wymagane są następujące kroki:
(1) Konwertuj aktualne punkty wejścia/wyjścia PLC na zmienne pośrednie lub zmienne bloku danych;
(2) Napisz programy symulacyjne dla każdego elementu wyposażenia zgodnie z wymaganiami procesu.
Za dobry program PLC można uznać taki, który spełnia powyższe wymagania.
Specyfikacje programowania PLC
1. Wybierz odpowiedni model sterownika PLC i liczbę punktów we/wy. Wybierz specjalne moduły funkcyjne dla konkretnych wymagań funkcjonalnych.
2. Zaznajomić się z wybraną instrukcją programowania PLC i oprogramowaniem kompilacyjnym.
3. Zaplanuj komponenty miękkie, w tym przekaźniki wewnętrzne, przekaźniki podtrzymujące, rejestry danych, timery i liczniki.
4. Zaplanuj program, ogólnie przestrzegając sekwencji usuwania błędów, obsługi błędów, obsługi ręcznej, obsługi automatycznej i obsługi wyników. Większe projekty lub sprzęt należy podzielić na jednostki funkcjonalne, takie jak windy, urządzenia transportowe i urządzenia podnoszące/obrotowe w zautomatyzowanej linii produkcyjnej. Należy je programować w segmentach i blokach zgodnie z powyższą strukturą jednostek.
5. Dodaj krótkie komentarze do segmentów przed każdym programem podzielonym na segmenty lub{1}}bloki, wyjaśniając jego funkcję. Jeśli to konieczne, wskaż odpowiedni przebieg procesu. Kolejność programów podzielonych na segmenty lub bloki-w całym programie powinna zasadniczo odpowiadać sekwencji przebiegu procesu, aby zapewnić czytelność.
6. Przed zaprojektowaniem programu należy rozebrać sprzęt. Typowe czynniki, takie jak zatrzymanie, zatrzymanie awaryjne, przeciążenie, przekroczenie-limitu, przekroczenie limitu czasu, świetlna kurtyna bezpieczeństwa, zatrzymanie przed kolizją i wyłącznik drzwiowy należy wyodrębnić i umieścić w-obwodzie rozruchowym lub-głównym obwodzie sterującym i blokadzie rozruchu. Stanowi to nadrzędne założenie całej struktury programu. Na tej podstawie program jest następnie dzielony na dwa główne obszary funkcjonalne: automatyczny i ręczny.
7. Należy wyodrębnić wspólne czynniki w obszarze funkcji ręcznych w strukturze programu, takie jak obsługa ręczna oraz czynniki zagrażające sprzętowi i bezpieczeństwu osobistemu i umieścić je w głównym obwodzie ręcznego sterowania i blokady w celu ochrony, osłony i alarmu w przypadku sterowania ręcznego.
8. Należy wyodrębnić wspólne czynniki w obszarze funkcji automatycznych w strukturze programu, takie jak działanie automatyczne, przekroczenie-limitu i czynniki przekroczenia limitu czasu i umieścić je w głównym obwodzie automatycznego sterowania i blokady w celu ochrony, ekranowania i alarmowania sprzętu sterowanego automatycznie. Ogólną zasadą jest ścisłe ograniczenie wejścia sprzętu i luźne ograniczenie wyjścia sprzętu, zapewniając bezpieczeństwo.
9. W programie należy zaprojektować funkcję resetu głównego, która umożliwi szybkie i łatwe przywrócenie normalnego działania sprzętu w przypadku awarii. Reset główny powinien w pełni uwzględniać bezpieczeństwo sprzętu i personelu podczas procesu resetowania.
10. Przy przejściu z trybu automatycznego do trybu ręcznego program powinien skasować wyjścia i stany pośrednie z trybu automatycznego. Szczególnie w przypadku użycia instrukcji SET w trybie automatycznym należy ją skasować za pomocą instrukcji RESET w trybie ręcznym.
11. Podwójne wyjścia są surowo zabronione w programowaniu; to znaczy, że ta sama instrukcja wyjściowa lub ta sama cewka wyjściowa pojawia się w programie dwa lub więcej razy. Dla tego samego punktu wyjściowego w różnych warunkach trybu użyj przekaźnika pośredniego do transferu i na koniec połącz je w jeden punkt wyjściowy.
12. W przypadku korzystania z ekranu dotykowego obszar sterowania i obszar stanu współdzielony przez ekran dotykowy i sterownik PLC nie mogą być wykorzystywane do innego programowania funkcjonalnego.
13. Przed użyciem specjalnego modułu PLC sprawdź, czy jego obszar sterowania i obszar stanu zajmują słowa robocze. Jeśli tak, nie programuj tych słów roboczych do innych celów.
14. Wejścia, wyjścia, przekaźniki pośrednie, timery, liczniki i rejestry danych PLC muszą być oznaczone chińskimi znakami. Wejścia i wyjścia muszą także zawierać nazwy komponentów i numery znaczników. Odpowiednie punkty wejściowe są zazwyczaj domyślnie ustawione na styki NO podłączone do zewnętrznych przełączników. W przypadku wejść wymagających styków NC należy to określić w komentarzach. Wszystkie komentarze powinny być jasne i jednoznaczne, unikać nieporozumień i minimalizować użycie terminów ogólnych.
15. Po zakończeniu debugowania projektu należy zachować ostateczną wersję oprogramowania. Nazwa zapisanego pliku powinna zawierać numer projektu, autora, datę i numer wersji.
16. Odnośnie szyfrowania programu: Hasło do zaszyfrowanego programu musi być przechowywane w dedykowanym pliku, wyraźnie wskazującym nazwę użytkownika, hasło i uprawnienia. Plik ten powinien zostać rozesłany do co najmniej dwóch osób, aby poznać hasło i zapobiec niedostępności programu w przypadku utraty hasła.
Sugestie programistyczne
1. Kiedy sterownik PLC i komputer główny (lub ekran dotykowy) tworzą system monitorowania, na ekranie często muszą być wyświetlane tryby sterowania, takie jak „ręczny” i „automatyczny” (zazwyczaj wiele trybów może mieć tylko jeden). W programie można zastosować instrukcję „MOV”. Na przykład, jeśli wybrano opcję „ręcznie”, stała 1 jest przenoszona do rejestru VB10; gdy wybrano opcję „automatyczną”, 2 są przenoszone do tego samego rejestru VB10. Sprawdzając dane w rejestrze, można określić sposób sterowania systemem. Zaletą tego podejścia jest łatwość zrozumienia i uniknięcie konieczności stosowania skomplikowanych procedur, takich jak blokowanie.
2. Gdy program obejmuje sterowanie sygnałem analogowym, a odczytany sygnał analogowy praktycznie nie zawiera błędów, można zastosować filtrowanie czasowe w celu opóźnienia wejścia. Jeśli odczytane dane są obarczone dużym błędem, potrzebne są inne metody filtrowania, np. uśrednianie. Dalsze informacje można znaleźć w odpowiedniej dokumentacji.
3. Jeśli podczas debugowania programu warunek jest spełniony, ale cewka wyjściowa nie jest aktywowana, sprawdź, czy ta sekcja programu mieści się w takich instrukcjach, jak `JUMP go to`. Inna możliwość jest taka, że po przerwaniu programu warunek jest spełniony, ale nie ma sygnału wyjściowego; zazwyczaj oznacza to, że ta sekcja programu nie jest skanowana.
4. W programach sterowania sekwencyjnego, czyli po zakończeniu jednej akcji i rozpoczęciu kolejnej, bardzo wygodny jest tryb sterowania +10+10. Pomysł jest następujący: Rejestr jest ustawiany na 0 podczas inicjalizacji. Po uruchomieniu systemu jest on zwiększany o 10, podnosząc wartość rejestru do 10. Mając rejestr na poziomie 10, można wykonać pierwszą akcję. Po pierwszej akcji rejestr jest ponownie zwiększany o 10, podnosząc wartość rejestru do 20, umożliwiając wykonanie drugiej akcji. Po drugiej akcji jest ona ponownie zwiększana o 10, podnosząc wartość rejestru do 30. W ten sposób, sprawdzając wartość w rejestrze, można określić żądaną akcję. Gdy potrzebna jest akcja skoku, przyrost można zmienić z 10 na 20, 30 itd., w zależności od konkretnych wymagań.
Po co zwiększać o 10 zamiast o 1? Ponieważ po zwiększeniu o 10, jeśli zajdzie potrzeba wstawienia segmentu, można go wstawić w dowolne z 10 dostępnych gniazd.
5. Jeśli podczas projektowania programu wystąpi błąd związany z procesem-(niekontrolowany przez system sterowania), najlepiej jest utrzymać zjawisko błędu i zapewnić alarmy wizualne i dźwiękowe do czasu, aż operator zresetuje system, aby był świadomy błędu. W przeciwnym razie, jeśli system się zatrzyma, inni mogą założyć, że wystąpił problem z programem. Ogólnie rzecz biorąc, punkty te należy wziąć pod uwagę podczas projektowania nowego systemu.
6. Często wywoływane podprogramy można przekształcić w podmoduły do częstych wywołań.
7. Ponieważ każdy etap cyklu pracy maszyny produkcyjnej wymaga określonej ilości czasu na wykonanie, a czasy te mają pewne ograniczenia, można uruchomić licznik czasu jednocześnie z początkiem monitorowanego kroku. Ustawienie czasu timera powinno być o 20–30% dłuższe niż normalny czas trwania akcji. Sygnał wyjściowy timera może być używany do alarmów lub automatycznego wyłączania urządzeń. Gdy czas kroku przekroczy zadany czas, osiągając odpowiedni czas zadany timerem, a przed rozpoczęciem kolejnego kroku timer wyda sygnał błędu. Sygnał ten zatrzymuje normalny cykl pracy i inicjuje procedurę alarmu lub wyłączenia; to właśnie nazywamy-ochroną przed cyklem.
8. Niektóre wyłączniki bezpieczeństwa (takie jak przyciski zatrzymania awaryjnego, kurtyny świetlne bezpieczeństwa, wyłączniki krańcowe itp.) powinny wykorzystywać wejścia normalnie zamknięte (NC).
9. Ze względów bezpieczeństwa i oszczędności energii wyjścia powinny być zaprojektowane tak, aby włączały się tylko wtedy, gdy jest to potrzebne i zatrzymywały się po zakończeniu działania, a nie tak, aby działały w sposób ciągły aż do wymaganego zatrzymania.
10. Zasada działania siłowników powinna być następująca: lepiej pozostać nieruchomym niż poruszać się chaotycznie.
11. Sterowanie urządzeniami-pojedynczej jednostki: każda jednostka musi mieć funkcję przełączania ręcznego/automatycznego oraz funkcję uruchamiania/zatrzymywania podczas pracy ręcznej. Podczas przełączania z trybu automatycznego na tryb ręczny urządzenie nie może się zatrzymać; przy przełączaniu z trybu ręcznego na automatyczny, start/stop urządzenia zależy od programu automatycznego.
12. Każdą jednostkę wyposażenia (pompa, wentylator i inny duży sprzęt) należy wymienić po 24 godzinach pracy i należy zarejestrować skumulowany czas pracy, chyba że komputer główny ustawi sekwencję uruchamiania/zatrzymywania; w przeciwnym razie operator musi ustawić to ręcznie.
