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プログラマブル制御システム設計時の故障防止
2023-12-08
現代の工業生産では、多数のプログラム可能な制御システムが使用されています。 プログラマブル コントローラは過酷な使用条件下でも正常に動作しますが、設計、設置、干渉などの要因により、プログラマブル コントローラで構成される制御システムが故障することがあります。 システム設計時の配慮が不十分なために問題が発生する場合があります。 プログラマブル制御システムを設計する際に注意すべき問題点を実際の経験と教訓に基づいて解説した。 1. システムで使用される成熟したテクノロジーは、「成熟したテクノロジー」の少なくとも 75% を占める必要があります。 1 つは、特定の製造現場でテストされた、または将来の製造現場でのテストに耐えられると判断されたプログラマブル コントローラー製品または同様の設計です。 第二に、設計スタッフは使用するテクノロジーを習得する経験または能力を持っている必要があります。 プログラマブル制御システムの設計と構成のために選択されたテクノロジと設計スキームは実現可能です。 なぜなら、生産工程管理システムは一度作ったら長期間使用することになり、何度も修正する機会を見つけるのが難しいからです。 設計されたハードウェア システムと プログラミング ソフトウェアは、一部に欠陥がある場合でも、完成したシステムの中に常に隠されている可能性があります。 破壊的な行動が発生した場合、その結果は予測できません。 2. システムのハードウェア構造とネットワークは簡潔かつ明確である必要があります。 ハードウェア構造が複雑になりすぎないようにする必要があります。 ネットワーク構成は、クロスファクターが多すぎないように注意してください。 プログラマブルコントローラ自体が設定したネットワーク機能を可能な限り活用する必要があります。 I/O シャーシをサポートするテンプレートを作成するときは、モデルがシンプルで一貫性があり、テンプレート密度が大きすぎないようにすることをお勧めします。 使用する接続点の数は多すぎてはなりません。 現在のケースの製造および配線プロセスから、入力および出力の配線密度が高くなりすぎないようにする必要があります。 3. 制御システムの機能と管理システムの機能は厳密に区別されるべきである。 プログラマブル コントローラで構成されるプロセス制御システムのリアルタイム要求は非常に高く、ネットワーク通信が一時的に通信接続を失うことが許容され、後で回復することはできますが、回復する前にプログラマブル コントローラが制御不能になるためです。 。 また、複数のシーケンサシステムを使用して大規模なシステムを構成する場合、主制御の主要なコマンドについては、シーケンサ自体のネットワーク通信を利用した情報伝達に加え、ハードウェア連動を利用した方がよいでしょう。 I/O ポイント、特に 2 つの間の「緊急停止」の処理で構成されます。 両方のシステムがそれぞれの通信スキャンで「停止」または「緊急停止」コマンドを交換しますが、緊急停止障害が発生したときに一方が動作を停止し、もう一方が停止情報を受信していないため、結果は予測できません。 PLC 制御システムの重要な「非常停止」は、アクチュエータの電源を遮断し、その信号を PLC に送信して、 機器の安全保護の時間。 4. プログラマブルコントローラのプログラムは簡潔で読みやすいものであること。 ユーザー ソフトウェアの作成は「単純明快」です。 ユーザー ソフトウェアは、整然とした「ブラック ボックス」シリーズとして見ることができます。 それぞれの「ブラック ボックス」は、構造化言語に従っていくつかの典型的なステートメントに分割できます。 それぞれの文章の方法やテクニックは単調かもしれませんが、明確でなければなりません。 これらのステートメントを設計および作成するときに、推論が容易ではない論理関係が多すぎたり、ステートメントの要素や特殊な条件が多すぎたりすると、ユーザーがこれらのステートメントを読むときに理解することが非常に困難になります。 したがって、プログラマブルコントローラのユーザソフトウェア、つまり書かれたソフトウェアの可読性はほとんどの人が読むことができ、プログラマブルコントローラがこの文を実行したときに「何が起こったのか」を理解することが非常に重要です。 各プログラムは単一のスムーズな機能を実現するよう努める必要があり、これはソフトウェアの使用と保守にとって重要な条件です。 5. プログラマブル制御システムはハードウェアとソフトウェアでプリセットされており、動作検出のための重要な監視条件を備えています。 プログラマブルコントロールシステムにはカラーグラフィックワークステーション・画面モニタリングが搭載されていますが、価格や現場状況反映までの時間の観点から画面モニタリングは不便です。 主要な障害または主要な機械装置の近くでは、プログラムの通常の動作を監視したり、プログラムをデバッグしたりするために、デジタル出力で作成できるいくつかのインジケータ ライトを構成できます。 表示灯の横に機能ラベルが付いており、オペレータがプログラマブル シーケンス制御システムの正常な動作を確認し、障害をタイムリーに反映するのに役立ちます。 6. 大規模および中規模のプログラマブル制御システムを設計する場合、ハードウェアおよびソフトウェアのリソースを使い果たさないようにしてください。 新しいシステム設計では、少なくとも 15% の冗長性をハードウェアに確保する必要があります。 ソフトウェアを準備する際には、ユーザーソフトウェアのコンピュータリソースの必要性と使用量を見積もる必要もあります。 特に、中間リレーとカウンタ/タイマーを使用する余地が必要です。 なぜなら、デバッグと実行後、ソフトウェアは常に変更、補足、さらには書き換えられるからです。 コンパイルされたソフトウェアは修正したり改良したりすることができないため、エンジニアリングでは現実的ではありません。 7. プログラマブルコントローラシステムの冗長プログラマブル制御システムは、合理的な方法でさまざまな方法で冗長化するように構成できます。 CPUのデュアルコンピュータホットスタンバイ、コールドスタンバイ冗長化は共通です。 さらに、デュアル システム冗長性、つまり CPU とすべての入力、出力、およびネットワーク通信が完全に冗長化されています。 その価格と実用性は多くのエンジニアリングプロジェクトでは受け入れられにくいですが、有毒で有害な化学物質の生産環境では必要です。 システムの設計では、冗長構成をより経済的かつ実用的にし、装置の障害を最小限に抑えるように努める必要があります。 特定の設備の故障により、プロセスフロー内の関連設備の動作や状態に影響を与えないこと。 上記の点は、プログラマブル制御システムの全体スキームを設計する際に特に注意を払う必要がある問題です。 考慮してシステムを設計し、運用して初めて、設計者の後悔は少なくなります。