Heute teile ich einen praktischen Artikel, der Ihnen helfen soll, zu verstehen, wie ein perfektes SPS-Programm aussieht, und der SPS-Programmierungsstandards und Vorschläge für die praktische Arbeit bereitstellt.
Designanforderungen für ein perfektes SPS-Programm:
Bei einem vollständigen SPS-Programm geht es nicht nur darum, das System zum Laufen zu bringen; Es erfordert außerdem vollständige Kommentare, eine gut{0}strukturierte Architektur, gute Skalierbarkeit, ein umfassendes Alarm- und Schutzsystem und ein vorab ausgeführtes Simulationssystem.
1. Einfachheit
Gestalten Sie das SPS-Programm so einfach wie möglich. Einfachheit bedeutet die Verwendung eines standardisierten Programmrahmens und einfacher Anweisungen. Im Großen und Ganzen geht es dabei um die Optimierung der Programmstruktur und die Vereinfachung des Programms durch Flusskontrollanweisungen. Genauer gesagt bedeutet es, einzelne -Funktionsanweisungen durch leistungsfähigere zu ersetzen und auf die Reihenfolge der Anweisungen zu achten.
2. Lesbarkeit
Das entworfene Programm sollte gut lesbar sein. Dies hilft nicht nur dem Programmierer, das Programm besser zu verstehen und erleichtert das Debuggen, sondern erleichtert auch das Verständnis für andere und die Wartung durch Benutzer. Es sollte bei Bedarf auch die Programmverbreitung erleichtern.
Um eine gute Lesbarkeit zu gewährleisten, sollte die Programmgestaltung möglichst klar sein. Achten Sie auf Hierarchie und Modularität, auch beim Einsatz objektorientierter Entwurfsmethoden. Verwenden Sie so weit wie möglich Standard-Designpraktiken.
Wenn in besonderen Fällen Programmiersprachen zum Einsatz kommen, sollte in den meisten Fällen zur besseren Lesbarkeit auf Kontaktplandiagramme zurückgegriffen werden. Die E/A-Zuweisung sollte systematisch erfolgen, um das Auswendiglernen und Verstehen zu erleichtern. Fügen Sie bei Bedarf Kommentare hinzu. Auch der Einsatz interner Komponenten sollte systematisch erfolgen; Vermeiden Sie es, sie willkürlich zu verwenden.
Die Lesbarkeit sollte von Anfang an bei der Programmgestaltung berücksichtigt werden. Dies ist nicht ganz einfach zu erreichen, da beim Debuggen von Programmen das Hinzufügen oder Entfernen von Anweisungen und Änderungen in der Verwendung interner Komponenten ein ursprünglich klares Programm etwas unübersichtlich machen können. Erlauben Sie daher Anpassungen während des Debuggens in der Entwurfsphase und räumen Sie nach dem Debuggen auf. Dies führt zu einem qualitativ hochwertigeren Programm.
Programmkommentare sollten mindestens Folgendes enthalten:
A. Systemkommentare: Urheberrechtsinhaber und Zweck des gesamten Programms; B. Blockkommentare: Hauptzweck und Autor des Blocks; C. Segmentkommentare: Zweck des Codesegments; D. Variablenkommentare: Wichtigkeit selbst-, einschließlich I/O-Kommentare und Zwischenkommentare zu Variablen. Was die Vertraulichkeit betrifft, sollten diese durch den Verschlüsselungsalgorithmus oder die Blockverschlüsselung des Programms und nicht durch die Reduzierung von Kommentaren angegangen werden.
3. Korrektheit
Das SPS-Programm muss korrekt sein und durch den tatsächlichen Betrieb überprüft werden, um seine korrekte Funktion nachzuweisen. Dies ist die grundlegendste Anforderung an ein SPS-Programm; Wenn dies nicht gelingt, sind die anderen Aspekte nutzlos, egal wie gut sie sind.
Um die Programmkorrektheit sicherzustellen, müssen Anweisungen und interne Geräte korrekt verwendet werden. Die genaue Verwendung von Anweisungen ist mit dem genauen Verständnis dieser Anweisungen verbunden. Daher müssen die Bedeutung und Nutzungsbedingungen der Anweisungen genau verstanden werden. Bei Bedarf können kleine Programme geschrieben werden, um einige unklare Anweisungen zu testen.
Bei derselben Anweisung können einige Anweisungsdetails aufgrund von Unterschieden bei den SPS-Herstellungschargen oder Serienmodellen variieren. Das Programmierhandbuch sollte sorgfältig konsultiert werden.
Wichtig ist auch der richtige Einsatz interner Geräte. Beispielsweise verfügen einige SPS über einen Abschaltschutz, andere dagegen nicht. Es ist unbedingt darauf zu achten, dass Geräte verwendet werden, die einen -Ausschaltschutz erfordern, und umgekehrt.
Kurz gesagt besteht die grundlegendste Anforderung an SPS-Programme darin, Anweisungen genau zu verwenden und interne Komponenten korrekt zu nutzen, um sicherzustellen, dass das programmierte Programm korrekt ausgeführt wird.
Als einfaches Beispiel benötigen Siemens-SPS Variablen mit Speicherfunktionalität als Zwischenvariablen für steigende und fallende Flanken, wie z. B. M--Punkte oder DB--Punkte. Die Verwendung der temporären Variablen von FC würde Probleme verursachen.
4. Zuverlässigkeit
Programme müssen nicht nur korrekt, sondern auch zuverlässig sein. Zuverlässigkeit spiegelt die Stabilität des SPS-Programms wider, die ebenfalls eine Grundvoraussetzung ist.
Einige SPS-Programme funktionieren unter normalen Betriebsbedingungen oder während zulässiger Vorgänge ordnungsgemäß, funktionieren jedoch unter anormalen Betriebsbedingungen (z. B. einem vorübergehenden Stromausfall mit anschließender schneller Wiederherstellung der Stromversorgung) oder nach illegalen Vorgängen (z. B. Drücken von Tasten in der falschen Reihenfolge oder Drücken mehrerer Tasten gleichzeitig) nicht ordnungsgemäß. Solche Programme sind unzuverlässig, instabil oder schlecht konzipiert.
Gute SPS-Programme können abnormale Betriebsbedingungen erkennen und diese nahtlos in normale Bedingungen integrieren, sodass sich das Programm an verschiedene Situationen anpassen kann. Ein gutes SPS-Programm kann illegale Vorgänge zurückweisen, ohne „Spuren“ zu hinterlassen, und akzeptiert nur zulässige Vorgänge.
Die Verriegelung ist eine gängige Methode zur Zurückweisung illegaler Vorgänge. Relaisschaltungen verwenden häufig diese Methode, und auch SPSen können diesen Ansatz übernehmen.
5. Einfache Änderung
Ein Programm sollte leicht zu ändern sein. Eines der Merkmale einer SPS ist ihre Bequemlichkeit und Flexibilität bei der Anpassung an verschiedene Situationen. Dies wird durch eine Änderung oder Neugestaltung des Programms erreicht.
Die Neugestaltung des Programms wird verwendet, wenn die Anwendungsanforderungen des SPS-Prozesses geändert werden müssen. Es wird nicht nur das Programm neu geschrieben, sondern auch die E/A muss neu zugewiesen werden. In den meisten Fällen ist ein Umschreiben des Programms nicht erforderlich; Geringfügige Änderungen genügen. Dies erfordert, dass das Programm leicht zu ändern ist.
Einfache Modifikation bedeutet auch Flexibilität, da nur geringfügige Änderungen erforderlich sind, um den Zweck der Änderung von Parametern oder der Modifizierung von Aktionen zu erreichen.
6. Erweiterbarkeit
Viele Programme können vor-vorprogrammiert sein, bevor sie auf der Website bereitgestellt werden. Es kann jedoch sein, dass zusätzliche Programme auf-der Website hinzugefügt werden müssen. Um Störungen der gesamten Systemstruktur zu vermeiden, muss in jedem Funktionsbereich ausreichend Platz für Backup-Hardware reserviert werden. Die Software sollte für den manuellen, automatischen und halbautomatischen Betrieb konzipiert sein und der Platz sollte entsprechend zugewiesen werden.
7. Umfassendes Alarmsystem
SPS-Systeme werden häufig in industriellen Umgebungen eingesetzt, wo jeder Unfall große oder kleine Verluste verursachen kann. Um die Unfallverhütung zu gewährleisten bzw. Verluste bei einem Unfall zu minimieren, sind die Alarm- und Schutzfunktionen der SPS hervorzuheben. Daher wird dies als wichtiger Bestandteil des Systems hervorgehoben.
8. Programmsimulation
Um den Debugging-Fortschritt-vor Ort oder für Kundendemonstrationen sicherzustellen, ist vor der Bereitstellung häufig eine vollautomatische Simulation des Programms erforderlich. Dies erfordert das Hinzufügen eines Simulationsprogrammabschnitts zum bestehenden Programm, der nach dem normalen Betrieb vor Ort abgeschaltet wird. Damit das Programm eine Simulation durchführen kann, sind folgende Schritte erforderlich:
(1) Konvertieren Sie die tatsächlichen SPS-E/A-Punkte in Zwischenvariablen oder Datenblockvariablen.
(2) Schreiben Sie Simulationsprogramme für jedes Gerät gemäß den Prozessanforderungen.
Ein gutes SPS-Programm kann als eines angesehen werden, das die oben genannten Anforderungen erfüllt.
SPS-Programmierspezifikationen
1. Wählen Sie das entsprechende SPS-Modell und die Anzahl der E/A-Punkte aus. Wählen Sie spezielle Funktionsmodule für spezifische Funktionsanforderungen.
2. Machen Sie sich mit den ausgewählten SPS-Programmieranweisungen und der Kompilierungssoftware vertraut.
3. Planen Sie die Softkomponenten, einschließlich interner Relais, Halterelais, Datenregister, Timer und Zähler.
4. Planen Sie das Programm und folgen Sie dabei im Allgemeinen der Reihenfolge der Fehlerextraktion, Fehlerbehandlung, manuellen Behandlung, automatischen Behandlung und Ausgabebehandlung. Größere Projekte oder Geräte sollten in einer automatisierten Produktionslinie in Funktionseinheiten wie Aufzüge, Transfergeräte und Hebe-/Drehgeräte unterteilt werden. Diese sollten segment- und blockweise gemäß obiger Unit-Struktur programmiert werden.
5. Fügen Sie vor jedem segmentierten oder blockbasierten Programm kurze Segmentkommentare hinzu, in denen seine Funktion erläutert wird. Geben Sie ggf. den entsprechenden Prozessablauf an. Die Reihenfolge segmentierter oder blockbasierter Programme innerhalb des Gesamtprogramms sollte aus Gründen der Lesbarkeit im Allgemeinen der Prozessablaufsequenz folgen.
6. Vor dem Programmentwurf sollte die Ausrüstung abstrahiert werden. Gemeinsame Faktoren wie Stopp, Not-Aus, Überlastung, Grenzwertüberschreitung, Zeitüberschreitung, Sicherheitslichtvorhang, Kollisionsstopp und Türschalter sollten herausgenommen und im Start-{3}Stromkreis oder im Start-{4}Hauptsteuer- und Verriegelungsstromkreis platziert werden. Dies dient als übergeordnete Prämisse der gesamten Programmstruktur. Darauf aufbauend wird das Programm dann in zwei Hauptfunktionsbereiche unterteilt: automatisch und manuell.
7. Gemeinsame Faktoren im manuellen Funktionsbereich der Programmstruktur, wie z. B. manuelle Bedienung und Faktoren, die die Ausrüstung und die persönliche Sicherheit gefährden, sollten extrahiert und in den manuellen Hauptsteuer- und Verriegelungskreis eingefügt werden, um die manuelle Steuerung zu schützen, abzuschirmen und zu alarmieren.
8. Gemeinsame Faktoren im automatischen Funktionsbereich der Programmstruktur, wie z. B. automatischer Betrieb, Grenzwertüberschreitung und Timeout-Faktoren, sollten extrahiert und in den automatischen Hauptsteuer- und Verriegelungskreis eingefügt werden, um Geräte unter automatischer Steuerung zu schützen, abzuschirmen und zu alarmieren. Ein allgemeiner Grundsatz besteht darin, den Zugang zur Ausrüstung strikt zu beschränken und gleichzeitig den Ausgang der Ausrüstung locker einzuschränken, um die Sicherheit zu gewährleisten.
9. Im Programm sollte eine Master-Reset-Funktion vorgesehen sein, um im Falle einer Fehlfunktion eine schnelle und einfache Wiederherstellung des normalen Gerätebetriebs zu ermöglichen. Beim Master-Reset sollte die Sicherheit von Ausrüstung und Personal während des Reset-Vorgangs vollständig berücksichtigt werden.
10. Beim Wechsel vom automatischen Modus in den manuellen Modus sollte das Programm die Ausgänge und Zwischenzustände aus dem automatischen Modus löschen. Insbesondere bei Verwendung der SET-Anweisung im Automatikmodus muss diese im manuellen Modus mit der RESET-Anweisung gelöscht werden.
11. Doppelausgänge sind bei der Programmierung strengstens verboten; Das heißt, dass dieselbe Ausgabeanweisung oder dieselbe Ausgabespule zwei- oder mehrmals im Programm vorkommt. Verwenden Sie für denselben Ausgangspunkt unter verschiedenen Modusbedingungen ein Zwischenrelais zur Übertragung und kombinieren Sie sie schließlich zu einem einzigen Ausgangspunkt.
12. Bei Verwendung eines Touchscreens dürfen der von Touchscreen und SPS gemeinsam genutzte Steuerbereich und Statusbereich nicht für andere funktionale Programmierungen verwendet werden.
13. Überprüfen Sie vor der Verwendung eines speziellen SPS-Moduls, ob dessen Steuerbereich und Statusbereich Arbeitswörter belegen. Wenn ja, programmieren Sie diese Arbeitswörter nicht für andere Zwecke.
14. SPS-Eingänge, -Ausgänge, Zwischenrelais, Timer, Zähler und Datenregister müssen mit chinesischen Schriftzeichen versehen sein. Ein- und Ausgänge müssen außerdem Komponentennamen und Tag-Nummern enthalten. Die entsprechenden Eingangspunkte sind im Allgemeinen standardmäßig auf Schließerkontakte eingestellt, die an externe Schalter angeschlossen sind. Für Eingänge, die Öffnerkontakte erfordern, muss dies in den Kommentaren angegeben werden. Alle Kommentare sollten klar und eindeutig sein, um Missverständnisse zu vermeiden und die Verwendung allgemeiner Begriffe auf ein Minimum zu beschränken.
15. Nachdem das Debuggen des Projekts abgeschlossen ist, muss das endgültige Softwareprogramm beibehalten werden. Der Name der gespeicherten Datei sollte die Projektnummer, den Autor, das Datum und die Versionsnummer enthalten.
16. Bezüglich der Programmverschlüsselung: Das Passwort für das verschlüsselte Programm muss in einer speziellen Datei gespeichert werden, in der Benutzername, Passwort und Berechtigungen klar angegeben sind. Diese Datei sollte an mindestens zwei Personen verteilt werden, um das Passwort zu erfahren und zu verhindern, dass das Programm aufgrund eines Passwortverlusts nicht mehr zugänglich ist.
Programmiervorschläge
1. Wenn eine SPS und ein Host-Computer (oder Touchscreen) ein Überwachungssystem bilden, müssen auf dem Bildschirm häufig Steuermodi wie „manuell“ und „automatisch“ angezeigt werden (im Allgemeinen können mehrere Modi nur einen haben). Im Programm kann die Anweisung „MOV“ verwendet werden. Wenn beispielsweise „manuell“ ausgewählt ist, wird die Konstante 1 in das Register VB10 verschoben; Wenn „Automatisch“ ausgewählt ist, wird 2 in dasselbe Register VB10 verschoben. Durch Überprüfung der Daten im Register kann der Steuermodus des Systems ermittelt werden. Der Vorteil dieses Ansatzes liegt in der einfachen Verständlichkeit und in der Vermeidung komplexer Verfahren wie der Verriegelung.
2. Wenn das Programm eine analoge Signalsteuerung beinhaltet und das gelesene analoge Signal praktisch keinen Fehler aufweist, kann eine Zeitfilterung verwendet werden, um den Eingang zu verzögern. Wenn die gelesenen Daten einen großen Fehler aufweisen, sind andere Filtermethoden erforderlich, beispielsweise die Mittelwertbildung. Weitere Informationen finden Sie in der entsprechenden Dokumentation.
3. Wenn beim Programm-Debuggen eine Bedingung erfüllt ist, die Ausgangsspule jedoch nicht aktiviert ist, prüfen Sie, ob sich dieser Abschnitt Ihres Programms in solchen Anweisungen befindet, z. B. „JUMP go to“. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass nach einer Programmunterbrechung die Bedingung erfüllt ist, aber keine Ausgabe erfolgt; Dies weist normalerweise darauf hin, dass dieser Abschnitt des Programms nicht gescannt wird.
4. In sequentiellen Steuerprogrammen, dh wenn eine Aktion abgeschlossen ist und die nächste Aktion eingeleitet wird, ist der Steuermodus +10+10 sehr praktisch. Die Idee ist folgende: Ein Register wird bei der Initialisierung auf 0 voreingestellt. Nach dem Systemstart wird er um 10 erhöht, wodurch der Registerwert auf 10 steigt. Wenn das Register auf 10 steht, kann die erste Aktion ausgeführt werden. Nach der ersten Aktion wird das Register erneut um 10 erhöht, wodurch der Registerwert auf 20 steigt und die zweite Aktion ausgeführt werden kann. Nach der zweiten Aktion wird er erneut um 10 erhöht, sodass der Registerwert auf 30 steigt. So kann durch Überprüfung des Werts im Register die gewünschte Aktion ermittelt werden. Wenn eine Sprungaktion erforderlich ist, kann die Schrittweite je nach den spezifischen Anforderungen von 10 auf 20, 30 usw. geändert werden.
Warum um 10 statt um 1 erhöhen? Denn wenn nach der Erhöhung um 10 ein Segment eingefügt werden muss, kann es in jeden der 10 verfügbaren Steckplätze eingefügt werden.
5. Wenn beim Entwerfen eines Programms ein prozessbezogener Fehler auftritt (der nicht vom Steuerungssystem gesteuert wird), ist es am besten, das Fehlerphänomen beizubehalten und visuelle und akustische Alarme bereitzustellen, bis der Bediener das System zurücksetzt, damit er auf den Fehler aufmerksam wird. Wenn das System andernfalls stoppt, könnten andere davon ausgehen, dass ein Problem mit dem Programm vorliegt. Diese Punkte sollten grundsätzlich bei der Konzeption eines neuen Systems berücksichtigt werden.
6. Häufig aufgerufene Unterprogramme können in Untermodule für häufige Aufrufe umgewandelt werden.
7. Da jeder Schritt im Arbeitszyklus einer Produktionsmaschine eine bestimmte Zeit zur Ausführung benötigt und diese Zeiten bestimmte Grenzen haben, kann gleichzeitig mit dem Start des zu überwachenden Schritts ein Timer gestartet werden. Die Zeiteinstellung des Timers sollte 20–30 % länger sein als die normale Dauer der Aktion. Das Ausgangssignal des Timers kann für Alarme oder automatische Abschaltgeräte verwendet werden. Wenn die Zeit eines Schritts die festgelegte Zeit überschreitet, die entsprechende voreingestellte Zeit des Timers erreicht und bevor der nächste Schritt beginnt, gibt der Timer ein Fehlersignal aus. Dieses Signal stoppt den normalen Arbeitszyklus und leitet den Alarm- oder Abschaltvorgang ein; Dies ist das, was wir üblicherweise als Überzyklusschutz bezeichnen.
8. Einige Sicherheitserkennungsschalter (z. B. Not-Aus-Taster, Sicherheitslichtvorhänge, Endschalter usw.) sollten Öffner-Eingänge (NC) verwenden.
9. Aus Gründen der Sicherheit und Energieeinsparung sollten Ausgänge so konzipiert sein, dass sie nur bei Bedarf aktiviert werden und nach Abschluss der Aktion stoppen, anstatt so konzipiert zu sein, dass sie kontinuierlich ausgeben, bis ein Stopp erforderlich ist.
10. Das Funktionsprinzip für Aktuatoren sollte lauten: Es ist besser, ruhig zu bleiben, als sich unregelmäßig zu bewegen.
11. Gerätesteuerung einzelner-Einheiten: Jede Einheit muss über eine manuelle/automatische Umschaltfunktion und eine Start/Stopp-Funktion während des manuellen Betriebs verfügen. Beim Umschalten vom automatischen auf den manuellen Betrieb darf das Gerät nicht stoppen; Beim Umschalten von manuell auf automatisch hängt der Start/Stopp des Geräts vom automatischen Programm ab.
12. Jede Geräteeinheit (Pumpe, Lüfter und andere große Geräte) muss nach 24 Betriebsstunden gedreht werden und es muss eine Aufzeichnung der Gesamtlaufzeit vorliegen, es sei denn, die Start-/Stopp-Sequenz wird vom Host-Computer festgelegt. andernfalls muss der Bediener die Einstellung manuell vornehmen.
