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Fehlervermeidung beim Entwurf programmierbarer Steuerungssysteme
08.12.2023
In der modernen industriellen Produktion werden zahlreiche programmierbare Steuerungssysteme eingesetzt. Programmierbare Steuerungen können unter rauen Arbeitsbedingungen normal funktionieren, aber das von ihnen gebildete Steuerungssystem fällt manchmal aufgrund von Design, Installation, Störungen und anderen Faktoren aus. Einige Probleme werden durch unsachgemäße Überlegungen beim Systemdesign verursacht. Basierend auf den Erfahrungen und Lehren aus der Praxis werden in diesem Artikel die Probleme erläutert, die beim Entwurf des programmierbaren Steuerungssystems beachtet werden sollten. 1. Die in einem System verwendete ausgereifte Technologie sollte mindestens 75 % der „ausgereiften Technologie“ ausmachen. Das eine ist das programmierbare Steuerungsprodukt oder ein ähnliches Design, das in einer bestimmten Produktionspraxis getestet wurde oder bei dem festgestellt wurde, dass es dem Test in der zukünftigen Produktionspraxis standhalten kann. Zweitens sollte das Designpersonal über Erfahrung oder Fähigkeit verfügen, die zu verwendende Technologie zu beherrschen. Die für den Entwurf und die Konfiguration eines programmierbaren Steuerungssystems ausgewählte Technologie und das Designschema sind machbar. Denn sobald ein Produktionsprozesssteuerungssystem erstellt ist, wird es lange verwendet und es ist schwierig, Möglichkeiten zu finden, es wiederholt zu ändern. Entworfenes Hardwaresystem und Teilweise mangelhafte Programmiersoftware kann immer im fertigen System versteckt sein. Wenn die Bedingungen destruktiven Handelns eintreten, sind die Folgen unvorhersehbar. 2. Die Hardwarestruktur und das Netzwerk des Systems sollten prägnant und klar sein. Der Hardwareaufbau sollte nicht zu kompliziert sein. Die Netzwerkkonfiguration sollte nicht zu viele Kreuzfaktoren aufweisen. Die durch die speicherprogrammierbare Steuerung selbst konfigurierte Vernetzungsfähigkeit sollte so weit wie möglich genutzt werden. Beim Erstellen der Vorlage zur Unterstützung des E/A-Chassis wird empfohlen, dass das Modell einfach und konsistent ist und die Vorlagendichte nicht zu groß ist. Die Anzahl der verwendeten Knotenpunkte sollte nicht zu groß sein. Aufgrund des aktuellen Herstellungs- und Verkabelungsprozesses des Gehäuses sollte die Eingangs- und Ausgangsverdrahtungsdichte nicht zu hoch sein. 3. Die Funktion des Kontrollsystems und die Funktion des Managementsystems sollten strikt abgegrenzt werden. Da die Echtzeitanforderungen des aus programmierbaren Steuerungen bestehenden Prozessleitsystems sehr hoch sind und die Netzwerkkommunikation vorübergehend den Kommunikationskontakt verlieren und später wiederhergestellt werden kann, gerät die programmierbare Steuerung vor der Wiederherstellung jedoch außer Kontrolle . Wenn außerdem mehrere programmierbare Steuerungssysteme verwendet werden, um ein großes System zu bilden, ist es für die Schlüsselbefehle der Hauptsteuerung zusätzlich zur Verwendung der Netzwerkkommunikation der programmierbaren Steuerung selbst zur Übertragung ihrer Informationen besser, die Hardware-Verriegelung zu verwenden aus seinen E/A-Punkten, insbesondere der Verarbeitung von „Not-Aus“ zwischen den beiden; Obwohl beide Systeme in ihrer eigenen Kommunikationsabtastung „Stopp“- oder „Notstopp“-Befehle austauschen, sind die Folgen unvorhersehbar, da eine Partei den Betrieb gestoppt hat, als der Notstoppfehler auftrat, und die andere Partei die Stoppinformationen nicht erhalten hat. Die Taste „Not-Aus“ des SPS-Steuerungssystems sollte die Stromversorgung des Aktuators unterbrechen und dann sein Signal an die SPS senden, um es zu erhalten Die Zeit des Gerätesicherheitsschutzes. 4. Das Programm der programmierbaren Steuerung sollte prägnant und lesbar sein. Das Schreiben von Benutzersoftware ist „einfach und unkompliziert“. Benutzersoftware kann als geordnete „Blackbox“-Serie betrachtet werden. Jede „Black Box“ kann entsprechend der strukturierten Sprache in mehrere typische Aussagen unterteilt werden. Jede Satzmethode und -technik mag eintönig sein, aber sie muss klar sein. Wenn es beim Entwerfen und Schreiben dieser Aussagen zu viele logische Beziehungen gibt, die nicht leicht zu begründen sind, oder zu viele Aussagefaktoren und zu viele Sonderbedingungen, wird es für die Menschen beim Lesen dieser Aussagen sehr schwierig sein, sie zu verstehen. Daher ist die Lesbarkeit der Benutzersoftware einer programmierbaren Steuerung, also der geschriebenen Software, für die meisten Menschen lesbar, und es ist sehr wichtig zu verstehen, „was passiert“, wenn die programmierbare Steuerung diese Anweisung ausführt. Jedes Programm sollte eine einheitliche und reibungslose Funktion anstreben, was eine wichtige Voraussetzung für die Nutzung und Wartung von Software ist. 5. Das programmierbare Steuerungssystem ist in Hardware und Software voreingestellt und verfügt über wichtige Überwachungsbedingungen für die Betriebserkennung. Das programmierbare Steuerungssystem ist mit einer Farbgrafik-Arbeitsplatz-/Bildschirmüberwachung ausgestattet, aber aus preislicher und zeitlicher Sicht zur Darstellung des Standortstatus ist eine Bildschirmüberwachung nicht praktisch. Für wichtige Fehler oder in der Nähe wichtiger mechanischer Geräte können einige Anzeigeleuchten konfiguriert werden, die aus digitalen Ausgängen bestehen können, um den normalen Betrieb des Programms zu überwachen oder das Programm zu debuggen. Neben der Anzeigeleuchte befindet sich ein Funktionsetikett, das dem Bediener hilft, den normalen Betrieb des programmierbaren Ablaufsteuerungssystems zu bestätigen und den Fehler rechtzeitig zu melden. 6. Erschöpfen Sie beim Entwurf großer und mittlerer programmierbarer Steuerungssysteme nicht die Hardware- und Softwareressourcen. Für das neu konzipierte System sollten mindestens 15 % der Redundanz in der Hardware reserviert sein. Bei der Erstellung der Software ist es auch notwendig, den Bedarf und die Nutzung der Computerressourcen für die Benutzersoftware abzuschätzen. Insbesondere sollte Platz für den Einsatz von Zwischenrelais und Zählern/Timern vorhanden sein. Denn nach dem Debuggen und Ausführen wird die Software immer geändert, ergänzt oder sogar neu geschrieben. Die kompilierte Software kann nicht geändert und verbessert werden, was im Engineering nicht praktikabel ist. 7. Das redundante programmierbare Steuerungssystem des programmierbaren Steuerungssystems kann auf sinnvolle Weise konfiguriert werden, um auf vielfältige Weise Redundanz zu gewährleisten. Die Dual-Computer-Hot-Standby- und Cold-Standby-Redundanz der CPU sind üblich. Darüber hinaus ist die Redundanz eines dualen Systems gegeben, d. h. die CPU sowie die gesamte Eingabe-, Ausgabe- und Netzwerkkommunikation sind vollständig redundant. Obwohl sein Preis und seine Praktikabilität bei vielen technischen Projekten schwer zu akzeptieren sind, ist es in giftigen und schädlichen chemischen Produktionsumgebungen notwendig. Beim Entwurf des Systems ist es notwendig, die Konfigurationsredundanz wirtschaftlicher und praktischer zu gestalten und anzustreben, Fehler an der Ausrüstung zu minimieren. Beeinträchtigen Sie nicht den Betrieb oder Status relevanter Geräte im Prozessablauf aufgrund des Ausfalls eines bestimmten Geräts. Den oben genannten Aspekten sollte bei der Gestaltung des Gesamtschemas eines programmierbaren Steuerungssystems besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden. Nur wenn das System mit Bedacht entworfen und in Betrieb genommen wird, können die Konstrukteure weniger bereuen.