模拟器,优化器

程序标准化统一,提高操作人员经验

集成自动化套件为控制系统程序员提供了跨多个自动化项目进行标准化管理的工具,在企业范围内创建一致的操作体验。请参阅为一个客户节省30%编程时间的集成编程套件的10个优点。

由约翰·DeTellem 2021年7月7日
礼貌:西门子

学习目标

  • 软件工具可以帮助提高自动化标准化带来的效率。
  • 编程结构,库使那些设置,使用和维护工业设备与控制系统的生活更容易。
  • 使用集成的自动化软件套件可以节省30%的编程时间。

工业设备和机器比以往有更多的能力,在今天的高科技设备的景观中,增加一致的终端用户操作经验的关键,从机器到机器,工厂到工厂,编程软件可以帮助。如果没有一致性,就很难掌握许多复杂系统接口的细微差别,从而导致操作失败和计划外停机,甚至更糟的是,发生安全事故。

可编程逻辑控制器(PLC)和人机界面(HMIs)的程序员在维护操作人员熟悉系统以减少这些不良后果方面发挥着关键作用。通过在整个工厂和企业的机器上实现一致的代码和接口,它们使设备操作更简单,也更容易排除故障。

在过去,由于程序管理几乎完全是手工操作,程序员必须高度警惕,以保持机器之间的过程一致性。然而,内置标准代码库的现代集成自动化套件正在简化和自动化这一过程——特别是在系统诊断和警报生成领域——为程序员提供标准化和改进操作体验所需的工具。

使机器操作程序标准化

为操作和维护的一致性绘制路线图需要标准化和计划。制造商正在意识到从工程到部署的程序需要标准化,但实施往往很困难。

为了帮助组织克服这一挑战,现代集成自动化套件使机器制造商和最终用户能够标准化和维护一致的机器操作程序。标准化简化了业务和技术流程管理,使操作人员能够安全地满足生产目标。

在项目生命周期的早期将机械、电气和自动化工程结合起来,对于有效的结果也是至关重要的。集成的自动化套件支持跨规程并行工作步骤,以提供此功能(图1)。

这减少了总调试时间,同时通过跨学科质量检查提高产品质量,并通过虚拟调试和其他任务的数字模拟。

图1:标准化实现了工作的并行化和多个工程规程的集成,提高了开发速度和质量。礼貌:西门子

图1:标准化实现了工作的并行化和多个工程规程的集成,提高了开发速度和质量。礼貌:西门子

自动化标准化的软件工具

在这个复杂的领域中,智能地使用正确的工具在整个标准化过程中至关重要。使用正确的软件,用户可以将电气和机械图纸直接导入和导出到自动化套件中,以自动更新系统控制,并保持所有工程学科的设计一致性(图2)。这也节省了协调工作的时间,加快了调试速度。

集成自动化套件还使程序员能够开发和维护标准化的自动化程序库,硬件组件和它们的软件指令之间有直接的链接(图3)。

其中一些自动化对象被内置到软件套件中并经过预先验证,从而减少了测试和故障排除的时间。开发人员还可以创建新的对象,然后通过虚拟调试或数字孪生模拟测试它们的功能。

所有自动化对象都可以在一个项目或多个项目中重用,减少了开发时间,并确保每次使用特定硬件组件时功能一致。有了生产工程配置和适当的连接,自动化项目也可以配置为基于主库执行自动对象更新。这就创造了开发和操作经验的一致性,节省了诊断复杂问题的时间,并导致更高质量的生产。

现代集成自动化套件提供的另一个帮助程序员的工具是自动生成PLC代码和简单的HMI布局,包括数据视图和仪表板配置。这使得程序开发更加可靠,同时为终端用户提供了监控生产效率的操作程序和可视化组件。

图2:工程团队可以通过西门子的TIA门户开放API中的AutomationML导入和导出CAD和XML文件,无缝地协调自动化项目。礼貌:西门子

图2:工程团队可以通过西门子的TIA门户开放API中的AutomationML导入和导出CAD和XML文件,无缝地协调自动化项目。礼貌:西门子

有效的图表自动化程序结构

计划的质量可以决定项目的成败。PLC编程也是如此。在编程过程的早期,必须做出一些决定,以确保标准化(图4)。

第一个主要话题是可读性。开发人员必须为标记标识符和企业范围的资产标识术语定义一个方案,以保持设备和设备的组织性。

开发人员还必须考虑编程和设备维护需求,然后创建能够以用户友好的方式进行版本控制的库,使用设备模板帮助操作和维护人员排除现场问题。编程语言也应该在这个阶段确定。梯形图、函数块、结构化文本(ST)和顺序函数图(sfc)在代码创建、扩展和故障排除方面各有优缺点——可以使用这些语言中的一种或多种。

一旦确定了编程基础,开发人员接下来必须定义人机交互的接口,包括HMI图形、警报和报警以及历史数据可视化和分析。这也是定义设备间通信方案以在工厂层传输数据的点。

开发人员必须制定自动化对象重用的计划,确保对象是模块化的,并且可以在多个程序中无缝地实现。良好的标准化实践还需要在这个阶段有完整的文档,这样标准库就可以随着时间的推移而保持价值,并通过人员流动而持续下去。

图3:现代集成自动化套件,如西门子的TIA Portal,使用库实现PLC和HMI自动化对象的标准化和版本化,这些套件自动生成和测试自动化项目配置。一家领先的横切锯原始设备制造商(OEM)通过标准化西门子SIMATIC plc、人机界面和驱动器,将开发和运营纳入一个集成自动化套件,显著改善了其生产系统并增强了其全球客户服务。礼貌:西门子

图3:现代集成自动化套件,如西门子的TIA Portal,使用库实现PLC和HMI自动化对象的标准化和版本化,这些套件自动生成和测试自动化项目配置。一家领先的横切锯原始设备制造商(OEM)通过标准化西门子SIMATIC plc、人机界面和驱动器,将开发和运营纳入一个集成自动化套件,显著改善了其生产系统并增强了其全球客户服务。礼貌:西门子

系统诊断:自动化库标准化的基线

深入讨论问题,编程标准必须特别有效地处理系统诊断。这些是plc和网络设备信号机控制系统健康和状态的通用指标。当由于通信故障、模块故障、电源问题和安全问题等问题导致基础设备和设备功能出现故障时,这些指示器向工厂员工提供通知。

虽然大多数网络设备自带自动方法来提醒用户这些情况,但在更大的自动化系统中,将这些问题转换为警报或警报通常需要额外的手动工作。

当连接工厂或企业中的多台机器和设备时,确保统一的系统诊断和警报管理是高效运行的关键。然而,这些基本方面常常不能在不同的机器之间得到一致的处理,从而造成误解、延迟和计划外停机。

这种一致性的缺乏通常是由于工程和编程标准化的早期缺陷造成的。一台机器可能采用特定的联锁检查方案和标记基本故障的方法,而另一台机器的设计可能不同。通过仔细的规划和编程,可以在多台机器上一致地实现机器诊断警报。

图4:创建和使用自动化对象库的过程。通过使用TIA Portal的自动系统诊断和警报生成(位于硬件配置工具内),OEM能够将编程时间减少30%,并为用户从HMI添加故障排除。礼貌:西门子

图4:创建和使用自动化对象库的过程。通过使用TIA Portal的自动系统诊断和警报生成(位于硬件配置工具内),OEM能够将编程时间减少30%,并为用户从HMI添加故障排除。礼貌:西门子

plc,人机界面,边缘设备,工作站的一致性

为了保持机器之间的一致性,集成自动化套件根据硬件配置自动生成系统诊断和警报方案,减少耗时和容易出错的程序声明。这在plc、人机界面、边缘设备、工厂工作站、网络服务器和通过云的远程会话之间提供了一致的警报和警报读出。

通过集成的自动化套件,这些报警读数是自动生成的,能够快速识别错误并显示带有位置和原因的故障信息。

由于这些诊断是自动生成的,而不是手工编程的,因此对硬件配置的更改会自动更新已连接企业的系统诊断基础设施。在整个企业中一致地处理系统诊断为所有编程标准化奠定了基础。

使用集成的自动化套件可以节省30%的编程时间

一家横切锯的原始设备制造商(OEM)通过标准化一家自动化供应商的plc、人机界面和驱动器,将开发和运营纳入一个集成自动化软件套件,从而改善了其生产系统并增强了其全球客户服务。

通过在硬件配置工具中使用自动系统诊断和报警产生,OEM减少了30%的编程时间。在自动化硬件的固有可靠性之上,这使得锯制造商能够从HMI为终端用户提供深入的故障排除。

使用集成的系统诊断视图,OEM的最终用户客户可以自助解决许多问题,当问题升级到OEM时,HMI清楚地显示系统告警条件,使最终用户的问题解决得更快。这将减少终端用户的停机时间,减少对OEM的支持调用。

由于有了中央自动化对象库,对于机器的程序员来说,版本控制更简单了。当对代码块进行更新时,开发人员可以根据正在使用的自动化对象版本轻松地识别哪些项目包含更新,哪些项目不包含更新,然后可以自动更新所有现有实例。

集成自动化套件:10个优势

在编写自动化系统时,最佳实践要求在深入代码之前仔细考虑应用程序和期望的结果。通过这种思考,标准化改善了项目开发和运营的生命周期。

对制造商来说,标准化集成自动化软件套件的优势包括:

  1. 软件对用户来说变得更加透明,从而简化了开发工作。
  2. 提高了软件的质量,提高了可靠性和可维护性。
  3. 由于自动化程序使用在调试前经过验证的企业级程序组件,因此错误大大减少。
  4. 服务和维修支出减少。
  5. 简化了诊断和故障排除。
  6. 尽量减少培训要求。
  7. 机器之间的数据交换简单且定义良好。
  8. 文档是可管理的,并且清楚地定义了自动化组件的行为。
  9. plc从一个集中管理的对象库中提取数据,从而在机器之间实现编程的一致性。
  10. 整个工厂的人机界面使用一致的图形、符号和术语,以改善操作体验。

机器制造商和集成商可以帮助他们的最终用户客户标准化自动化程序库。使用集成自动化套件意味着开发人员在创建低级设备诊断和报警方案上花费的时间更少。通过跨学科的优化工作,这为提高操作员经验和完善机器功能提供了更多的机会。

约翰DeTellemTIA门户网站产品营销经理是做什么的西门子工业由内容经理马克·t·霍斯克编辑控制工程、《媒体mhoske@cfemedia.com

关键词:PLC编程,集成自动化编程软件

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约翰DeTellem
作者简介:John DeTellem是美国西门子工业的TIA门户产品营销经理。30多年前,他开始了自己的职业生涯,担任罗克韦尔自动化(Rockwell automation)汽车行业的自动化项目工程师/项目经理,领导克莱斯勒(Chrysler)和宝马(BMW)主要基于Allen-Bradley PLC5/CLX plc的项目。德特勒姆在西门子工作了14年。他持有爱荷华大学的BSEE学位。