מבוא ל- Custom Ladder Engineering Setups

לוגיקה סולם היא שפת תכנות גרפית המשמשת לפיתוח תוכנה עבור בקרים לוגיים הניתנים לתוכנה (PLCs) באוטומציה תעשייתית.זהו השפה הנפוצה ביותר לשליטה במכונות ובתהליכים בייצור, אנרגיה, ותחומים רבים אחרים. בעוד הוראות לוגיקה סטנדרטיות הסולם מכסה את רוב המשימות השולטות, ישנם מצבים שבהם מערכת הוראה ספציפית יכולה לשפר באופן דרמטי יעילות, קריאה, ואמינות.

הבנה של יסודות לוגיקה

לוגיקה של הסולם התפתחה מפאנלים של תקשורת קשה.כל אחד ממריצים של הדיאגרמה מייצג מצב הגיוני, עם סמלים עבור מגעים פתוחים בדרך כלל (.;), בדרך כלל קשרים סגורים (;) , תפוקה סלילים ( ) ), משככי זמן, ניגודים, פונקציות מתמטיות.ה- PLC סריקות אלה מתפתלות באופן זמני מימין, למעלה לתחתית, מיפוי בהתבסס על מצב המהנדסים חזותיים למעבדות חשמלאיים.

הוראות סטנדרטיות המסופקות על ידי יצרני PLC כוללות לוגיקה בסיסית, צירים (טון, FF, TP), ניגודים (CTU, CTD), השוואה (EQ, NEQ, GT, LT), ⁇ (ADD, SUB, MUL, DIV), תנועה (MOV) ומניפולציה נתונים. בעוד עוצמה, הוראות אלה עשויות לא להיות מספיקות לאלגוריתמים מורכבים, מכונות, ציוד מיוחד, או ציוד.

למה ליצור הגדרות הוראה אישית?

ההחלטה ליצור הוראות לוגיקה של סולם מותאם אישית צריכה להיות מונעת על ידי הטבות ברורות.

  • (FLT:0) שכפול מורכבות התוכנית: FLT:1 רצף רפלקטיבי, כגון סטארט-אפ מוקרן עבור דחיסת רב-שלב, ניתן לקודד פעם אחת, ולהשתמש בו מחדש, להפחית באופן דרסטי את מספר המריצים ולהפוך את התוכנית לקלה יותר לביקורת.
  • (ב) ,0) אישור קוד קריאה: הוראת ההרחבה: A הוראת מותאמות אישית בשם "START COM PressOR" מעבירה מיד את מטרתו, בניגוד לתריסר צירים מפוזרים ומגע פועל.
  • (הדגשה:0) שינוי התחזוקה: FLT:1) שינויים ברצף נעשים במיקום אחד (הגדרה ההוראה) ולא בכל מקרה.
  • (FLT:0) עיצוב מודולרי:FLT:1 ניתן לאחסן הוראות מכס בספריות ושימוש חוזר על פני פרויקטים שונים, קידום עקביות הנדסית והצלת זמן פיתוח.
  • (FLT:0) קידום פונקציות מתקדמות:FLT:1 כמה דרישות שליטה, כגון שליטה PID עם הדרכה אוטומטית, פרופילי תנועה, או פרוטוקולי תקשורת, הם מכוונים ליישום עם הוראות הסולם הילידים בלבד.

סביבות PLC מודרניות (למשל, Rockwell Automations Studio 5000, Siemens TIA Portal, CodeSYS) תומכים ביצירת הוראה אישית כמו Add-On הוראות (AOIs) או בלוקים פונקציה. אובייקטים אלה יכולים להיות מוגנים, גרסאות משותפות, מתן הגנה קניין רוחני עבור מערכות אינגרה וציוד.

המונחים: Building Custom Instructions

לפני כתיבת קוד, חיוני להבין את הסביבה ואת סוגי ההוראות המותאמות אישית זמין, בעוד המינוח המדויק משתנה על ידי המוכר, שתי קטגוריות עיקריות קיימות: 0LT:0-class לוגיקה subroutinesFLT:1 ו-FLT:2AOIs / פונקציונלי בלוקים FLT 3: Subroutines הם פשוטים יותר אבל לא לעבור פרמטרים אלגנטיים; AO הם חזקים יותר עם הגדרות פנימיות, לוגיקה פנימית, לוגיקה פנימית.

מחסומים וממשקים

כל הוראה אישית חייבת להיות ממשק מוגדר בבירור: פרמטרים קלט (למשל, לאפשר, נקודת זמן), פרמטרים פלט (למשל, ביצוע, ערך ממשי, אשמה), ומשתנים פנימיים (למשל, צירים, דגלים). Defining אלה בנקודת ההתחלה מונע מצמרר ולהבטיח את ההוראה ניתן מיידית פעמים רבות ללא הפרעה.

המונחים:

הוראות לוגיקה של סולם המכס לבצע בתוך מחזור הסריקה של PLC.הבנת התזמון והסדר של ביצוע הוא קריטי.לדוגמה, אם ההוראה מכילה ציר זמן, הערך שלה צריך רק לעדכן פעם אחת לסורק.ביישומים מהירים גבוהים, ההוראה המותאמות אישית חייבת להיות קביעהית.חלק מהפלטפורמות מאפשרות קביעת שיעור העדכון או העדיפות של ההוראה.

טעות וסטטוס

הוראות מותאמות אישית של רובוסט כוללות מנגנונים לזיהוי ודיווח תקלות.דוגמאות נפוצות כוללות גילוי קלט מחוץ לטווח, overruns זמן או רצף של זמן רצף. outputing קצת אשמה או קוד סטטוס מובנה עוזר התוכנית העיקרית להגיב כראוי ללא התרסקות המערכת.

שלב-בי-שלב תהליך ליצירת הוראות לוגיות לדרגות

השלבים הבאים מספקים מתודולוגיה מובנה לתכנון וליישם הוראות מותאמות אישית.שלבים אלה חלים אם אתה משתמש בסביבה מבוססת קודSYS, Rockwell Automation או כל מערכת אחרת של IEC 61131-3.

שלב 1: זיהוי לוגיקה תחרותית או מורכבת

בדוק את תוכניות הבקרה הקיימות שלך עבור רצפים המופיעים יותר משניים או שלוש פעמים.מועמדים נפוצים כוללים רצף של התחלה / עצירה, שסתום פעולה עם זמן, העברת או שילוב, ובחירת המתכון.בנוסף, לחפש לוגיקה כי הוא ארוך באופן חריג או משתמש רבים מצבי הדבקה מקונן - אלה לעתים קרובות מצביעים על צורך בcapsulation.

שלב 2: Define the Education Specification

לפני שחתימה, כתוב מסמך ספציפי רשמי (גם אם קצר) המתאר:

  • שם הוראה והמטרה
  • כל הפרמטרים של קלט, פרמטרים של פלט, ותגים פנימיים
  • המונחים: state machine or אלגוריתמים
  • תנאי שגיאה ומוצרים מקבילים
  • דרישות תזמון (אם בכלל)
  • תנאים מוקדמים ותנאי דואר

דוגמה: עבור הוראה 'MOTOR START', קלטות יכולות להיות 'Run Permissive', 'Start Command', 'Stop Command', ופלטים 'Motor Running', 'Fault' ו-'Status'.

שלב 3: פיתוח ההוראה באמצעות לוגיקה

יישום המפרט באמצעות אלמנטים לוגיים הסולם. השתמש באנשי זמן פנימיים ודלפקים במידת הצורך. פלטפורמות רבות מאפשרות קינן הוראות מותאמות אישית אחרות בתוך ההוראה שלך, אשר תומך בעיצוב היררכי. שמור את הממריצים ברורים היטב ומוסמכים היטב עם הערות. Stick to the same Practices Best Practices תשתמשו בתכנות סטנדרטיות - להימנע מקיום יתר, להשתמש במספר מגע עקבי, ולהבטיח שהלוגיקה היא הקובעת (לאולאוות אינסופיות).

שלב 4: סימלוט ואימות

סימבול הוא צעד מכריע.תוכנת תכנות מודרנית PLC כוללת מצבי סימולציה המאפשרים לך לבחון את ההוראה המקובלת ללא חומרה מחוברת. ליצור רצפי מבחן כי לממש כל ענף של ההיגיון, כולל מקרים קצה כמו בו זמנית קלטות מתעתדות, צירים המתפתלים בדיוק בתנאים הגבול, ותרחישים התאוששות אשמה. השתמש במבחן רתום (תוכנית קטנה עיקרית) כי מכנה את ההוראות עם פרמטרים שונים כדי לאמת את עצמאותם בין מקרים שונים בין מקרים.

שלב 5: אינטגרט לתוך המערכת המשפטית ולבצע נציבות

לאחר שדמה בהצלחה, הורד את התוכנית ל-PLC האמיתי. התחל עם ההוראה בריצה פשוטה שניתן לבדוק באופן ידני.עקוב אחר כל קלטות, פלטים ותגים פנימיים בזמן אמת.בדוק כי התפוקה מגיבה כמצופה וכי ההוראה אינה גורמת לתופעות לוואי בלתי מאוישות על חלקים אחרים של התוכנית.זה חכם להיות מכוונת דחיפה המבוססת על יתר על ניכוי הוראות מותאמות אישית במהלך התפוקה הראשונית במהלך התפוקה הראשונית.

שלב 6: מסמך ותיקון גרסאות

תיעוד אינו דחייה - הוא חלק בלתי נפרד מההוראה. Include תיאור ההוראה, ממשק שלה, הסבר אלגוריתם קצר, ומאפיינים של ביצועים צפויים.אחסן את ההוראה כאובייקט ספריה ניתן להחלפה עם מספר גרסאות ולשנות את יומן השימוש. השתמש במערכת בקרת גרסאות (למשל, ג'יט) עבור קבצי הפרויקט, במיוחד כאשר מהנדסים מרובים משתפים פעולה.

Best Practices for Custom הוראה עיצוב

שיטות העבודה הטובות ביותר היו מעודן לאורך שנים של פרויקטים של אוטומציה תעשייתית.התעד להם יחסוך זמן ויפחיתו את כישלונות השדה.

  • (ב) ,0) שמות ברורים, תיאוריים: ⁇ 1: להימנע מנביחות מפוכחות מפוכחות. השתמש בשמות כמו "conveYOR CTRL" או "BATCH SEQ".
  • (FLT:0) שמור אותו כפשוט ותכלית יחיד: אנדרט 1:1 הוראה אישית צריך לעשות דבר אחד טוב.אם אתה צריך שליטה שסתום גם הוא רתום טמפרטורה, לשקול פיצול לשתי הוראות או באמצעות תבנית עיצוב מתקדמת יותר.
  • (FLT:0)Parameterize, אך לא באופן מוגזם: ההרחבה 1 (יותר מדי פרמטרים מבלבלים את המשתמש. Aim for 5-15 פרמטרים (inputs + פלטים).
  • (בקיצור:0) תגים פנימיים של ההרחבה: (FLT:1 , Prefer Local tags (internal) על זיכרון נגיש בעולם למניעת טקסים מקריים.
  • (FLT:0) מנעו יכולות אבחון: FLT:1hil הוסף פלט המציין את ההוראה הוא חי ובריא.
  • (FLT:0) לכלי סימבול 1 יש מגבלות.בדיקה על מודל ה- PLC בפועל, לא תוכל לשלוח להימנע מתזמון והפתעות זיכרון.
  • (FLT:0)Optimize עבור זמן סריקה: FIRLT:1 להימנע לולאות או רצף ארוך מאוד בתוך סריקה אחת.אם יש צורך, להפיץ את ההיגיון על פני מספר רב של מתחים או להשתמש במכונות מדינה עם תנאים אפשריים שרק לרוץ חלקים רלוונטיים.
  • (ב) ,0) הנחה: (הרש"י): אם ההוראה מניחה תנאים מסוימים (למשל, מפעיל מנוע הוא תמיד במצב יד במהלך בדיקות), שימו לב במפורש.

שיקולים מתקדמים: מכונות ממשלתיות, טיים ואינטגריטי נתונים

For more sophisticated control tasks, custom ladder logic instructions often implement finite state machines. State machines are an elegant way to handle sequences with distinct phases: idle, starting, running, stopping, faulted, etc. Implement states using an internal integer variable and a series of rungs that compare the current state and transition conditions. This approach eliminates tangled latching logic and improves readability.

תזמון הוא היבט קריטי נוסף.אם ההוראה המותאמות אישית שלך כוללת צירים, להיות מודע לכך שחלק מהשותפים של PLCs לאחזרים את ה-Timer accumulators על פרויקט להורדה או כאשר ההוראה היא ראשונה לסרוק.תמיד לזרז את ה-Stars בלוגיקה הסטארט-אפ של ההוראה. for high-speed Applications, שקול להשתמש במשימות להפריע לפרק זמן קריטי של ההוראות, אם כי זה מוסיף מורכבות.

שלמות נתונים היא רבת ערך כאשר הוראות מותאמות אישית אינטראקציה עם זיכרון משותף או I / O. השתמש קורא אטומי / כתבי עת שבו ניתן.במערכות מרובות-הנקרא או רב-task PLC, להבטיח כי ביצוע הוראה מוגן מפני טרום-מסמך באמצע של מבצע כתיבה.חלק מהפלטפורמות מציעים בלוקים מסונכרנים (למשל, SEMA בסלע) כדי לנהל משאבים משותפים.

דוגמה אמיתית לעולם: Custom Valve Actuator

כדי להמחיש את המושגים, שקול הוראה מותאמות אישית פשוטה עבור מכנה pneumatic עם משוב.המפעיל רוצה הוראה בשם "ACT VALVE" עם קלטות: "Open Cmd", "Close Cmd" , "Open Open Feedback" ,"Close Fet Set" ,"S "Ste're're's-Ste're're't's Open 're're're're're're're're're're're're're're're't't's Open 're're're're're're're're're're'mid're'mid're're's Open 're 're 's 're 're're 's Open 're'ream're're're're're're're're're're're're're're're're're're're're're're're're're

שילוב עם מערכות אחרות

הוראות לוגיקה של הסולם אינן פועלות בבידוד.הם חייבים לתקשר עם מערכות HMI/SCADA, להניע משתנים, ולפעמים להחליף נתונים עם מערכות בקרה ברמה גבוהה יותר (למשל, DCS או MES) בעת תכנון הוראות מותאמות אישית, להבטיח שכל המדינות והאזהרות החשובות גלויות ל-HMI. השתמש במאפיות או בנתונים המוגדרים למשתמש כדי להעביר נתונים מובנים.

בסביבות התעשייה המודרנית 4.0, הוראות מותאמות אישית עשויות גם לחשוף נתונים לקישוריות בענן. שקול להוסיף פלט נתונים המאגד אינדיקטורים מרכזיים לביצועים (KPIs) כגון זמן מחזור, מספר תקלות ודלפק תחזוקה.

מלכודות נפוצות וכיצד להימנע מהם

  • (ב) ⁇ :0) , יתר על כן, יש צורך בהוראות רבות מדי.
  • (FLT:0) הערכת ההשפעה של זמן סריקה: FLT:1 הוראה אישית עם מתמטיקה כבדה או רצפים של מדינה ארוכה יכול להאריך את מחזור הסריקה.
  • (FLT:0) בדיקות של שימוש חוזר: ההרחבה 1 (כאשר הוראה משמשת פעמים רבות בפרויקט אחד, באגים עדינים עשויים להופיע רק כאשר מקרים מרובים פועלים במקביל.
  • (ב) תיעוד:0 (FLT) 1 ללא תיעוד, הוראות מותאמות אישית הופכות ל"קופסאות שחורות לגיטימיות" שאף אחד לא רוצה לשמור על הסעיף לפני ששוחק ועדכון אותו כאשר שינויים מתרחשים.
  • (FLT:0)Vendor Lock-in:FLT:1 אם אתה מפתח הוראות מותאמות אישית בפורמט קנייני, הגירה עתידית למותגי PLC שונים הופכת כואבת.

מגמות עתידיות ב- Custom Ladder Logic

תעשיית האוטומציה נעה לכיוון גישות ממוקדות יותר של תוכנה. תכנות מונחה אובייקטים מתפתח אפילו בסביבות לוגיקה הסולם.כמה פלטפורמות עכשיו לתמוך הירושה וcapsulation עבור בלוקים פונקציונליים מותאם אישית.בנוסף, עלייה של ערכות פיתוח תוכנה אוטומציה מאפשר למהנדסים לכתוב הוראות מותאמות אישית באמצעות שפות ברמה גבוהה (C++, Python) ולאחר מכן להטביע אותם כחסימות לאותאמות הסולם.

מגמה נוספת היא השימוש בעיצוב מבוסס מודל, שבו אלגוריתמי בקרה מפותחים ונבדקים בכלי סימולציה (למשל, סימולינק) ולאחר מכן מומרים אוטומטית להנחיות לוגיות הסולם.זה מאיץ את הפיתוח והאימות, במיוחד עבור בקרת תנועה אופטימיזציה תהליכים.

מסקנה

יצירת הוראת לוגיקה אישית של הסולם היא טכניקה עוצמתית שמשפרת את תכנות PLC מהחלפת הודעות פשוטה ועד לפיתוח יישומים מובנה, ניתן לשחזר אותו על ידי תהליך עיצוב שיטתי, הדבקות בפרקטיקה הטובה ביותר, ותכנון שילוב ותחזוקה, מהנדסים יכולים לבנות הוראות מותאמות אישית כי לשפר את אמינות המערכת, להפחית את זמן הפיתוח, להקל על שיתוף פעולה בכל קבוצות.

לקריאה נוספת, להתייעץ עם ההנחיות של ה-IEC 61131-3 בלוקים פונקציה, ועיין בתיעוד היצרן עבור פלטפורמת PLC הספציפית שלך:FLT:2Rockwell Automation Add-On InstructionsFLT 3 ו-FLT:4Siemens TIA Advanced Configationation:FLT:5 משאבים אלה מספקים פרטים טכניים עמוקים יותר על יישום הוראות בעולם האמיתי.