Fordelene Med Personal Computer-BasedControl Systems

formålet med og omfanget av denne papers er å utforske fordelene ved Å bruke PC for industriell kontroll. Standard Personlig Datamaskin (PC) har begynt å bli brukt til direkte maskinstyring i en rekke industrielle applikasjoner. Plantene som har tatt dette skrittet har gjort det for å dra nytte av REDUSERTE kostnader og økt fleksibilitet AV PC. Andre planter som har vurdert bruken AV PC-er, er kanskje ikke kjent med fordelene med denne typen kontrollsystem.

denne artikkelen utforsker fordelene som må vurderes når man vurderer bruk Av Personlige Datamaskiner i stedet For Programmerbare Logiske Kontroller for direkte kontroll av industrielt utstyr.

Maskinvare
fra perspektivet til en industriell kontrollapplikasjon er den eksakte maskinvarekonfigurasjonen til en kontroller ikke spesielt viktig. Figur 1 og 2 viser diagrammer av typiske maskinvareløsninger. Alle kontrollere deler de felles egenskapene at de bruker en mikroprosessor som hjertet av systemet. Rundt prosessoren er det minneenheter (read-only og/eller read-write) og i/O-enheter. Ofte vil kontrolleren inkludere maskinvare som kommuniserer med eksternt plassert I / O via et nettverk.

i mange industrielle applikasjoner er det nødvendig for maskinvaren å tåle ekstreme miljøforhold. Maskinvareplattformer som oppfyller disse kravene Er lett tilgjengelig som Både Pls Og PCs

Klart, både tilpassede løsninger (Pls) og standardløsninger (PCs) har den nødvendige maskinvaren til å utføre industriell kontroll. Systemprogramvaren er det som gjør en bestemt maskin til en industriell kontroller, og det som vanligvis skiller EN PC fra EN PLC.

all industriell kontrollprogramvare deler felles egenskaper:

• pålitelig drift

• brukerskrevet kontrollkode

• sanntids utførelse av denne kontrollkoden

• direkte kommunikasjon med industriell I / O

Systemprogramvare med alle disse grunnleggende egenskapene er for tiden tilgjengelig for standard PC-ER fra flere leverandører.

maskinvaren som brukes til å bygge PC-er fortsetter å forbedre i et svært raskt tempo. En ny generasjon pc-maskinvare blir tilgjengelig hver sjette til ni måneder. DERIMOT blir en ny generasjon PLC-maskinvare tilgjengelig hvert annet til tre år.

Med hver etterfølgende maskinvaregenerering:

• Pcene blir raskere. Pentium-systemene som er allment tilgjengelige i dag, overgår selv de raskeste Pls-Ene med marginer på 20:1 eller mer.

• Pc-Ene blir billigere. Høy ytelse Pcer er lett tilgjengelig for mindre enn $2000. Lavpris Pcer er godt under $1000.

• Pcene får mer minne. Systemer med 16 mb minne er vanlig. Systemer med 64 Mb Er lett tilgjengelige.

• Pcene støtter flere eksterne enheter. CD – rom-stasjoner, lydkort, stemmegjenkjenning, optisk skanning, høykapasitets båndstasjoner, skrivere og en rekke varianter, spesialiserte i/O (f.eks digitalisering oscilloskop), og andre elementer er allment tilgjengelig og billig.

I tillegg til forbedringene med hver generasjon, TILBYR PC-maskinvare fordeler som overlever over mange generasjoner. For eksempel:

• Add-in maskinvare grensesnitt (ISA, PCMCIA, SCSI, etc.) er standardisert.

• Parallelle og serielle porter er standardisert.

• Nettverksbygging er standardisert.

• video grensesnitt er standardisert.

• Inndataenheter (mus, tastatur, etc.) er standardisert.

Human Factors
POPULARITETEN TIL PC-ER i kommersielle applikasjoner har fostret omfattende aktivitet som tar sikte på å gjøre DEM enklere å installere, lettere å forstå og enklere å bruke. Spesielt Har Microsoft WindowsT kraftig forbedret tilgjengeligheten til datamaskiner til ikke-tekniske personer.

fruktene av denne aktiviteten kan gjøres tilgjengelig for brukere AV PC – baserte kontrollsystemer. Siden den underliggende systemprogramvaren kan utformes for Å støtte Windows på SAMME PC, er dette produktivitetsnivået og brukervennligheten tilgjengelig for alle brukere av kontrollsystemet (programmerer, operatør, tekniker, veileder).

Brukervennlighet blir forbedret produktivitet for kontrollsystem designer. Altfor ofte bruker kontrollingeniører utviklingstid på å bekjempe design-og utviklingsverktøyene for kontrollsystemet, i stedet for å finne ut hvordan man lager mer eller bedre produkt.

spesifikt forbedrer Tilgjengeligheten Av Windows produktiviteten på følgende måter:

• det grafiske brukergrensesnittet (GUI) Som Windows presenterer, gjør at alle deler av kontrollsystemet ser ut til å ligne alle brukere. VED å dra nytte av denne felles, KAN PC-baserte styringssystemer redusere omfanget av opplæring som kreves for kontroll ingeniører, vedlikehold teknikere og maskinoperatører.

• Avanserte funksjoner som klipp/kopier / lim inn, angre / gjenta, finn / erstatt, dra og slipp, etc., er vanlig I Windows-programmer. Disse funksjonene reduserer tiden det tar å utføre mange vanlige oppgaver mens du programmerer og vedlikeholder kontrollsystemet

• Dokumentasjon av kontrollsystemet er forbedret ved klar tilgjengeligheten av en rekke tekstbehandling, regneark og databaseprogrammer.

• Utviklingsverktøy kan enkelt kobles til et nettverk, slik at resultatene av ulike ingeniøraktiviteter kan deles mellom team av ingeniører.

Tredjepartsverktøy
muligheten til å støtte Windows med ET PC-basert system gir kontrollsystemdesigneren en rekke spennende muligheter ved hjelp av tredjeparts programvarepakker. Vurder følgende muligheter…

EKSEMPEL:
det er nødvendig å skrive ut en skiftrapport på slutten av hver produksjonsdag. I stedet for å måtte kjøpe spesialutstyr og lage tilpasset programvare for å håndtere oppgaven, er det mulig å:

1. Bruk Microsoft Excel, Lotus 1-2-3 eller lignende regnearkprodukt med DDE for å trekke ut ønsket informasjon direkte fra kontrollsystemet.

2. Sett opp regnearket til å utføre eventuelle nødvendige beregninger på rå informasjon, lage passende grafer / diagrammer,og fylle ut eventuelle tekstdata.

3. Konfigurer en makro for å kjøre regnearket og automatisk skrive ut ønsket rapport på en skriver som støttes Av Windows.

EKSEMPEL:
i en kompleks applikasjon må maskinvedlikehold støttes av tekniske tegninger og fotografier av maskinen, sammen med omfattende dokumentasjon av selve styresystemets design.

for å støtte dette systemet, er følgende stykker satt sammen:

1. tegninger, fotografier, etc. er digitalisert og lagret PÅ EN CD-ROM.

2. kontrollsystemet er programmert til å opprettholde intern diagnostisk informasjon som gjenspeiler maskinens tilstand og forventet aktivitet. Opprettelsen av denne informasjonen forenkles Av Windows – brukergrensesnittet som er tilgjengelig for å designe og feilsøke kontrollsystemet.

3. et regneark bruker DDE til å trekke ut diagnostisk informasjon fra kontrollsystemet. Denne informasjonen brukes i en indeks for å slå opp mulige emner PÅ CD-ROMEN.

4. innholdet fra CD-ROMEN vises til operatøren ved hjelp av et enkelt hypertekstverktøy som ligner på standard Windows on-line hjelpesystem.

5. hvis ønskelig, kan sofistikerte off-line diagnostiske verktøy (et ekspertsystem) brukes på den ekstraherte informasjonen, og gir grundig analyse av maskinens tilstand, mulige årsaker til feil og anbefalte rettsmidler.

maskinoperatøren og / eller vedlikeholdsteknikeren har nå tilgang til svært detaljert informasjon om maskinens nåværende tilstand, den tiltenkte driften og den sannsynlige årsaken(e) til en funksjonsfeil. Denne informasjonen gjør at nødvendige reparasjoner kan gjøres veldig raskt.

i mange tilfeller vil det Være mulig for operatøren å reparere maskinen umiddelbart, uten å måtte vente på en tekniker for å diagnostisere problemet.

I / O-Støtte
De fleste store leverandører av industrielle i / O-enheter gir en forbindelse mellom deres i / O-enheter og en standard PC. Vanligvis er denne forbindelsen i form av et kort som går I bakplanen TIL PCEN og festes til leverandørens spesifikke i / O-nettverk. I tillegg leverer mange leverandører I / O-enheter som sitter direkte i PC-bakplanet. Backplane resident i / O-enheter dekker et bredt spekter av funksjoner – fra diskrete innganger og utganger til bevegelseskontroll med flere akser.

MED riktig utformet systemprogramvare KAN PC-baserte styringssystemer dra nytte av dette faktum for å gi brukerne dype muligheter. Spesielt er en inngang nå bare en inngang. Det er ikke lenger viktig hvilken leverandør inngangen ble produsert av eller hvor den er plassert.

Enda Bedre, de fleste PC-ER har flere spor tilgjengelig for tilleggskort. Dette betyr at systemprogramvaren kan tillate brukeren å bruke innganger og utganger fra mer enn en leverandør i et enkelt kontrollsystem.

samtidig er det svært viktig at systemprogramvaren ikke begrenser tilgangen til de spesielle funksjonene som er tilgjengelige på enkelte i/O-familier. Noen i / O-familier tilbyr for eksempel enhetsdiagnostikk. Hvis disse funksjonene ikke er tilgjengelige for kontrollsystemet, mister I / O-enhetene en stor del av verdien.

i et leverandøruavhengig miljø er I / U en varevare. Det kan kjøpes på grunnlag av pris, funksjoner eller andre faktorer-uten hensyn til kompatibilitet med kontrollsystemet. Dette faktum åpner mange muligheter:

• Produsenter Av spesialutstyr (OEM) blir ofte bedt om å bygge produktet rundt en annen I / O-familie. I / O-leverandørens uavhengighet som TILBYS AV PC-baserte styringssystemer, betyr at design og programmering av utstyrets kontrollsystem ikke trenger å startes fra bunnen av. Det er en enkel sak å spesifisere kompatible i / O-enheter fra den nye leverandørens katalog.

• Sluttbrukere kan velge I / O-enhet som best oppfyller behovene til sine applikasjoner. DE beste RTD-inngangene fra en leverandør kan brukes i samme kontrollsystem som de beste 24 volt DC I / O fra en annen leverandør og de beste 4-20mA-enhetene fra enda en leverandør. På samme måte kan den beste rackmonterte I/O kombineres Med den beste distribuerte I/O.

• Kontrollsystemdesignere kan utvikle kontroller uten å bekymre seg for de spesielle foibles av en leverandørs I / O-system.

Pålitelighet
i et industrielt miljø er det avgjørende at kontrollsystemet er pålitelig. Det må gi konsekvent, feilfri kontroll av prosessen. Pålitelighet må undersøkes med hensyn til to hensyn:

1. Fysisk pålitelighet-hvor godt kan maskinvaren stå opp mot det harde fysiske miljøet i produksjonsgulvet?

2. Programvarepålitelighet-hvor godt kan den underliggende systemprogramvaren tåle langvarig bruk i et tidskritisk miljø?

på den fysiske pålitelighetsfronten er standard, kommersielle pc-ER normalt ikke designet for å tåle støt, vibrasjon, temperatur og elektrisk støy som ofte finnes på produksjonsgulvet. Det er imidlertid mange leverandører som gir PC-er bygget for dette miljøet. DE bruker de samme konstruksjonsteknikkene SOM BRUKES AV PLC-produsentene for å gi robuste produkter:

• Fire punkt støtter for tilleggskort.

• høy styrke metall for kabinetter.

• Forseglede frontpaneler for fuktighet gjennomtrengningsmotstand.

• Elektroniske komponenter vurdert for høy temperatur drift.

• Støt-og vibrasjonstestede elektroniske enheter

• Etc.

disse byggepraksisene resulterer i ‘industrielle’ PC-ER med levetidssvikt som ligner PLC-er.

Et annet aspekt av maskinvarepålitelighet er kostnaden og vanskeligheten ved å erstatte en mislykket enhet. PCEN er tilgjengelig over hele verden, på kort varsel, fra mange leverandører. I en klemme kan en kommersiell karakter PC fra den lokale elektroniske butikken til og med stå inn for en industriell karakterenhet. PLC-ER er bare tilgjengelige gjennom leverandørens distribusjonssystem, noe som tvinger brukerne til å opprettholde en kostbar lokal beholdning av reservestyrere.

når du vurderer programvarepålitelighet, er det to viktige aspekter som må vurderes. Disse er:

1. Systemtilgjengelighet
   hvor godt tåler programvaren langvarig bruk? Hvor godt er kontrollsystemet beskyttet mot eksterne forstyrrelser?

2. Systemtilgjengelighet
   hvor lett er programvaren å bruke? Hvor godt kan kontrollsystemdata gjøres tilgjengelig for ekstern bruk?

Tilgjengelighet: for at et kontrollsystem skal være nyttig, må det kjøre (’tilgjengelig’). Hvis systemprogramvaren er riktig utformet, vil kontrollsystemet være stabilt og robust. Brukerens kontrollkode vil være godt beskyttet mot annen aktivitet som kan skje.

Moderne kontrollsystemer (BÅDE PLS og PC) er basert på SANNTIDSOPERATIVSYSTEMER (RTOS). Disse operativsystemene håndterer allokering AV CPU-tid, systemminne, avbrudd og andre ressurser blant prosessene som kjører på maskinen.

sanntidsoperativsystemene som brukes av kontrollsystemer, er alle i utgangspunktet like, med en struktur som den som er vist i figur 3. Noen leverandører bruker operativsystemer utviklet internt, andre bruker kommersielle operativsystemer. Når man skal vurdere påliteligheten til en leverandørs kontrollsystem, er det viktig å se på operativsystemets banerekord som danner grunnlaget for systempålitelighet. Hinderløp Programvare bruker iRMX operativsystem Fra Intel. Med nesten to millioner eksemplarer i feltet, er det et velprøvd, pålitelig operativsystem.

Tilgjengelighet: Kontrollsystemer er ikke øyer lenger. Faktisk er noe av informasjonen de bruker til å kontrollere utstyr, like viktig for å drive produksjonsvirksomheten selv. Videre, hvis kontrollsystemet er vanskelig å bruke, vanskelig å forstå eller vanskelig å få informasjon til og fra, vil det ikke tilstrekkelig tilfredsstille brukernes behov.

PC-basert styringssystemprogramvare gir vesentlig mer tilgjengelighet enn tradisjonelle PLC-baserte styringssystemer. Windows-miljøet er ikke bare for programmering. Det er også tilgjengelig under drift. Dette betyr at:

• Standard Windows datautvekslingsmetoder kan lett brukes til å flytte informasjon mellom kontrollsystemet og resten av bedriften.

• programmeringsmiljøet er direkte tilgjengelig på selve kontrolleren. Det er ikke lenger nødvendig å ha en egen datamaskin for programmeringsformål.

• en rekke hyllevare windows-programmer kan brukes til å analysere eller manipulere kontrollsystem data mens kontrollsystemet kjører. Oppskrift ledelse, SPC / SQC, materiell regnskap, etc. alt blir lett.

Integrasjon
Industrielle kontrollsystemer kjøpes ikke i vakuum; det er en bestemt jobb for dem å gjøre. VED Å bruke ET PC-basert kontrollsystem får du den totale jobben gjort raskere, mer effektivt og med mindre integrasjonsinnsats enn konvensjonelle kontrollsystemer.

PC-baserte styringssystemer er tilgjengelige som integrerer mange vanlige deler av den samlede styringsløsningen. Spesielt:

• Real-time control-evnen til å utføre brukerskrevne kontrollstrategier, riktig, over en lang periode.

• Operatørgrensesnitt-Muligheten til å inkludere et grafisk operatørgrensesnitt på SAMME PC som det grunnleggende kontrollsystemet. Moderne operatørgrensesnitt inkluderer muligheten til å vise grafiske bilder på skjermen og endre størrelse,posisjon, farge etc. basert på driften av kontrollsystemet.

• Programmering-evnen til å lage og feilsøke kontrollstrategier som skal brukes. Dette inkluderer også muligheten for folk på alle nivåer i organisasjonen for lett å forstå programmer opprettet av en annen person.

• Dokumentasjon-evnen til raskt og enkelt å trekke ut informasjon fra kontrollsystemet. Denne informasjonen dekker både design og drift av kontrollsystemet.

• Kommunikasjon-evnen til å kommunisere via hvilken nettverksmaskinvare som er tilgjengelig med andre kontrollsystemer, dedikerte operatørgrensesnitt, maskiner i andre bygninger eller rundt om i verden. Det kreves ingen spesiell innsats fra brukerens side for å få dette til å skje.

For mer informasjon, kontakt Dave Gee, vice-president, Engineering,
Hinderløp Software Inc. På Tlf: 313/995-3348; Faks: 313/995-7218