Standardizace programování sjednocuje a usnadňuje práci operátorů

Obrázek 1: Standardizace umožňuje paralelizaci práce a integraci více inženýrských oborů, což zvyšuje rychlost vývoje a kvalitu. Všechny obrázky poskytla společnost Siemens Obrázek 1: Standardizace umožňuje paralelizaci práce a integraci více inženýrských oborů, což zvyšuje rychlost vývoje a kvalitu. Všechny obrázky poskytla společnost Siemens

Programátoři řídicích systémů musejí zvládnout standardizaci ve více automatizačních projektech a vytvořit konzistentní styl ovládání. Podívejte se na 10 výhod integrovaného programovacího softwaru, který ušetřil 30 % času při programování.

Průmyslová zařízení a stroje mají v dnešní době špičkových technologií více možností než kdykoli předtím, což zvyšuje důležitost konzistentního ovládání pro koncové uživatele mezi jednotlivými stroji a závody, a programovací software je schopen v tom pomoci. Bez konzistentního stylu může být obtížné udržet si přehled o nuancích mnoha složitých systémových rozhraní, což může vést k provozním poruchám a neplánovaným odstávkám nebo ještě hůře k bezpečnostním incidentům.

Programátoři programovatelných logických automatů (PLC) a rozhraní člověk–stroj (HMI) hrají klíčovou roli při udržování znalostí obsluhy mezi systémy, aby se tyto nepříznivé důsledky eliminovaly. Implementací konzistentního kódu a rozhraní na strojích na celé základní výrobní úrovni a v celém podniku usnadňují obsluhu zařízení a odstraňování problémů.

V minulosti museli programátoři udržovat konzistentnost procedur mezi jednotlivými stroji s velkou ostražitostí, protože správa programů byla téměř výhradně ruční. Moderní integrované automatizační sady s vestavěnými standardními knihovnami kódu však tento proces zjednodušují a automatizují – zejména v oblastech diagnostiky systému a generování alarmů – a poskytují programátorům nástroje potřebné pro standardizaci a zlepšení zkušeností obsluhy.

Standardizace ovládacích postupů stroje

Naplánování kurzu směrem ke konzistentnosti ovládání a údržby vyžaduje standardizaci a plánování. Výrobci si uvědomují potřebu standardizovat postupy od projektování až po nasazení, ale jejich implementace je často obtížná.

Moderní integrované automatizační sady umožňují výrobcům strojů a koncovým uživatelům standardizovat a udržovat konzistentní ovládací postupy strojů. Standardizace zjednodušuje řízení obchodních a technických procesů a umožňuje operátorům bezpečně plnit výrobní cíle.

Pro efektivní výsledky je také rozhodující sladění mechanického, elektrického a automatizačního inženýrství na počátku životního cyklu projektu. Integrované automatizační sady umožňují paralelizaci pracovních kroků napříč obory a poskytují tak tuto možnost (obr. 1).

Tím se zkracuje celková doba uvádění do provozu a současně se zvyšuje kvalita výrobků prostřednictvím mezioborových kontrol kvality a digitálních simulací pro účely virtuálního uvádění do provozu a pro další úlohy.

Softwarové nástroje pro standardizaci automatizace

Inteligentní používání správných nástrojů je v tomto složitém prostředí zásadní pro celou standardizaci. S vhodným softwarem mohou uživatelé importovat a exportovat elektrické a mechanické výkresy přímo do automatizační sady a automaticky tak aktualizovat řízení systému a udržovat konzistentnost řešení ve všech technických disciplínách (obr. 2). To také šetří čas strávený koordinací a urychluje uvádění do provozu.

CTL2107 MAG2 F1 PLC programming Siemens Fig2 EasierSharingObrázek 2: Technické týmy mohou bezproblémově koordinovat automatizační projekt importem a exportem souborů CAD a XML prostřednictvím rozhraní AutomationML v rozhraní TIA Portal Openness API společnosti Siemens

Integrované automatizační sady rovněž umožňují programátorům vyvíjet a udržovat standardizované knihovny automatizačních programů s přímými vazbami mezi hardwarovými komponentami a jejich softwarovými instrukcemi (obr. 3).

CTL2107 MAG2 F1 PLC programming Siemens Fig3 SoftwareSuiteObrázek 3: Moderní integrované automatizační sady, jako je například TIA Portal společnosti Siemens, umožňují standardizaci a správu verzí automatizačních objektů PLC a HMI pomocí knihoven; tyto sady automaticky generují a testují konfigurace automatizačních projektů. Přední výrobce originálních zařízení (OEM) pro příčné pily významně zlepšil své výrobní systémy a rozšířil globální služby zákazníkům tím, že standardizoval PLC, HMI a pohony Siemens Simatic a spojil vývoj a provoz pod jednu integrovanou automatizační sadu

Některé z těchto automatizačních objektů jsou zabudovány do softwarové sady a předem ověřeny, což zkracuje dobu strávenou testováním a řešením problémů. Vývojáři mohou také vytvářet nové objekty a následně testovat jejich funkčnost prostřednictvím virtuálního uvádění do provozu nebo formou simulace s digitálním dvojčetem.

Všechny automatizační objekty lze opakovaně používat v rámci jednoho i více projektů, což zkracuje dobu vývoje a zajišťuje konzistentní funkčnost při každém použití určité hardwarové komponenty. S výrobními technickými konfiguracemi a vhodným připojením lze automatizační projekty nakonfigurovat také tak, aby prováděly automatické aktualizace objektů na základě hlavní knihovny. To vytváří konzistentnost během vývoje a provozu, což šetří čas při řešení komplikovaných problémů a vede k vyšší kvalitě výroby.

Dalším nástrojem, jenž pomáhá programátorům a který poskytují moderní integrované automatizační sady, je automatické generování kódu PLC a jednoduchých rozvržení rozhraní HMI, včetně zobrazení dat a konfigurací přehledových panelů. Díky tomu je vývoj programů spolehlivý a koncoví uživatelé mají k dispozici provozní postupy a vizualizační prvky pro sledování efektivity výroby.

Efektivní mapování struktury automatizačního programu

Kvalita plánování může rozhodnout o úspěchu projektu. Totéž lze říci o programování PLC. Některá rozhodnutí je třeba učinit již na počátku procesu programování, aby byla zajištěna standardizace v budoucnu (obr. 4).

CTL2107 MAG2 F1 PLC programming Siemens Fig4 librariesObrázek 4: Proces vytváření knihoven automatizačních objektů a práce s nimi. Použitím automatické diagnostiky systému a generování alarmů v rámci hardwarového konfiguračního nástroje TIA Portal zkrátil výrobce OEM dobu programování o 30 % a přidal uživatelské řešení problémů na HMI

Prvním důležitým tématem je čitelnost. Vývojáři musejí definovat schéma identifikátorů štítků a nomenklaturu pro identifikaci výrobních prostředků v rámci celého podniku, aby bylo možné udržovat zařízení a přístroje v pořádku.

Vývojáři jsou povinni také zvážit požadavky na programování a údržbu zařízení a poté vytvořit knihovny schopné uživatelsky přívětivé tvorby verzí se šablonami zařízení, které pomohou pracovníkům provozu a údržby při řešení problémů v provozu. V této fázi by měl být také určen programovací jazyk. Liniová schémata, funkční bloky, strukturovaný text (ST) a sekvenční funkční diagramy (SFC) mají při tvorbě, rozšiřování a řešení problémů s kódem své výhody i nevýhody – a lze použít jeden nebo i více z těchto jazyků.

Po určení programového základu definují vývojáři rozhraní pro interakci člověka se stroji, včetně grafiky HMI, alarmů a výstrah či vizualizace a analýzy historických dat. V tomto bodě jsou také definována komunikační schémata mezi zařízeními pro přenos dat na základní provozní úrovni závodu.

Vývojáři poté vytvoří plán pro opakované použití automatizačních objektů a zajistí, aby objekty byly modulární a mohly být bezproblémově implementovány ve více programech. Správná standardizační praxe také vyžaduje v této fázi důkladnou dokumentaci, aby si knihovna standardů zachovala hodnotu v čase a vydržela i při fluktuaci zaměstnanců.

Diagnostika systému: Výchozí bod pro standardizaci automatizační knihovny

Díváme-li se na situaci podrobněji, programovací standardy musejí efektivně pracovat zejména s diagnostikou systému. Jedná se o univerzální indikátory, které signalizují stav řídicího systému stroje a stav PLC i síťových zařízení. Tyto indikátory informují pracovníky závodu o výpadcích základních funkcí zařízení a přístrojů v důsledku problémů, jako jsou poruchy komunikace, poruchy modulů, problémy s napájením a bezpečnostní obtíže.

Zatímco většina síťových zařízení je vybavena automatickými metodami upozorňování uživatelů na tyto typy stavů ve stroji, převedení těchto problémů na výstrahy nebo alarmy ve větším automatizačním systému často vyžaduje další ruční práci.

Při propojení více strojů a zařízení v závodě nebo v celém podniku je pro efektivní provoz rozhodující zajištění jednotné diagnostiky systému a správy alarmů. Často se však s těmito základními aspekty nepracuje konzistentně mezi jednotlivými stroji, což vede k nedorozuměním, zpožděním a neplánovaným prostojům.

Tato nejednotnost je často důsledkem počátečních nedostatků ve standardizaci technického zajištění a programování. Zatímco jeden stroj může používat určité schéma kontrol blokování a způsobů označování základních poruch, druhý stroj může být řešen jinak. Díky pečlivému plánování a programování je možné důsledně implementovat diagnostická upozornění pro více strojů.

Konzistentní přístup k PLC, HMI, okrajovým zařízením a pracovním stanicím

Aby byla zachována jednotnost napříč stroji, integrované automatizační sady automaticky generují diagnostická a výstražná schémata systému na základě konfigurace hardwaru, což snižuje časovou náročnost a náchylnost k chybám při deklaraci programů. To zajišťuje konzistentní výstrahy a odečet alarmů mezi PLC, HMI, okrajovými zařízeními, pracovními stanicemi v závodě, webovými servery a vzdálenými relacemi prostřednictvím cloudu.

Díky integrovaným automatizačním sadám jsou tyto alarmy automaticky generovány, což umožňuje rychlou identifikaci chyb a zobrazení chybových hlášení s lokalizací a příčinou.

Protože se tato diagnostika generuje automaticky, nikoli ručně, změny hardwarových konfigurací automaticky aktualizují diagnostickou infrastrukturu systému v celém propojeném podniku. Konzistentní zpracování diagnostiky systému v rámci celého podniku je základem pro veškerou standardizaci programování.

Použití integrované sady pro automatizaci šetří 30 % času potřebného k programování

Výrobce originálních zařízení (OEM) pro příčné pily zlepšil své výrobní systémy a rozšířil globální služby zákazníkům tím, že standardizoval PLC, HMI a pohony jednoho poskytovatele automatizace a spojil vývoj a provoz s jednou integrovanou sadou automatizačního softwaru.

Použitím automatické diagnostiky systému a generování alarmů v nástroji pro konfiguraci hardwaru zkrátil výrobce OEM dobu programování o 30 %. Kromě spolehlivosti samotného automatizačního hardwaru to výrobci pil umožnilo poskytovat koncovým uživatelům podrobné řešení problémů z rozhraní HMI.

Pomocí integrovaného diagnostického zobrazení systému mohou koncoví uživatelé OEM sami řešit mnoho problémů, a pokud jsou obtíže eskalovány na OEM, přehledné zobrazení alarmových stavů systému v HMI umožňuje mnohem rychleji řešit ztíženou situaci koncových uživatelů. Výsledkem je méně prostojů na straně koncového uživatele a méně telefonátů na podporu OEM.

Díky centrální knihovně automatizačních objektů je řízení verzí pro programátory stroje jednodušší. Při aktualizaci bloku kódu mohou vývojáři na základě použité verze automatizačního objektu snadno určit, které projekty aktualizaci obsahují a které ne, a poté mohou automaticky aktualizovat všechny existující instance.

Integrovaná automatizace: 10 výhod

Při programování automatizačních systémů je třeba podle osvědčených postupů pečlivě zvážit použití a požadovaný výsledek, ještě než se ponoříte do kódu. Díky tomuto zvážení zlepšuje standardizace životní cyklus vývoje projektu a provozu.

Níže uvádíme výhody standardizace pomocí integrované sady automatizačního softwaru pro výrobce.

  1. Software je pro uživatele přehlednější, což usnadňuje vývoj.
  2. Zvyšuje se kvalita softwaru, zlepšuje se spolehlivost a udržovatelnost.
  3. Chyby jsou výrazně omezeny, protože automatizační programy využívají celopodnikové programové komponenty osvědčené před uvedením do provozu.
  4. Snižují se výdaje na servis a údržbu.
  5. Zjednodušuje se diagnostika a řešení problémů.
  6. Požadavky na školení jsou minimalizovány.
  7. Výměna dat mezi stroji je jednoduchá a dobře definovaná.
  8. Dokumentace je zvládnutelná a jasně definuje chování automatizačních komponent.
  9. PLC čerpají z centrálně spravované knihovny objektů, což zajišťuje jednotnost programování mezi jednotlivými stroji.
  10. HMI v celém závodě používají konzistentní grafiku, symboly a terminologii, aby se zlepšil způsob obsluhy.

Výrobci a integrátoři strojů mohou svým zákazníkům z řad koncových uživatelů pomoci se standardizací knihoven automatizačních programů. Použití integrované sady pro automatizaci znamená, že vývojáři stráví méně času vytvářením schémat pro nízkoúrovňovou diagnostiku zařízení a alarmování. To poskytuje více příležitostí ke zlepšení způsobu ovládání a ke zdokonalení funkčnosti strojů prostřednictvím mezioborových optimalizačních snah.

John DeTellem, autor článku, je manažer produktového marketingu TIA Portal pro společnost Siemens Industry v USA. Upravil Mark T. Hoske, obsahový ředitel časopisu Control Engineering, CFE Media and Technology, Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript..

Control Engineering Česko

Control Engineering Česko je přední časopis o průmyslové automatizaci. Je vydáván v licenci amerického Control Engineering, které poskytuje novinky z této oblasti více než 60 let.

www.controlengcesko.com