本文圖片來源 ：西門子

　　在當(dāng)今高科技設(shè)備領(lǐng)域，工業(yè)設(shè)備和機(jī)器的功能比以往任何時候都多，這樣就會造成從機(jī)器到機(jī)器、工廠到工廠的一致性問題，這對最終用戶的運(yùn)行體驗(yàn)至關(guān)重要，而編程軟件可以在這方面提供幫助。如果無法做到一致，就很難掌握諸多復(fù)雜系統(tǒng)接口的細(xì)微差別，從而導(dǎo)致運(yùn)行故障和計(jì)劃外停機(jī)，甚至發(fā)生安全事故。

　　可編程邏輯控制器 (PLC) 和人機(jī)界面 (HMI) 的程序員，在保持操作員對系統(tǒng)的熟悉程度以減少不利結(jié)果方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過在整個工廠車間和整個企業(yè)的機(jī)器上實(shí)施一致的代碼和接口，它們使設(shè)備更易于操作，且更易于故障排除。

　　在過去，程序管理幾乎完全是手動的，所以程序員必須保持高度警惕，以保持機(jī)器與機(jī)器之間的程序一致性。然而，內(nèi)置了標(biāo)準(zhǔn)代碼庫的現(xiàn)代集成自動化軟件包，正在簡化這一過程，尤其是在系統(tǒng)診斷和報警生成領(lǐng)域，為程序員提供了標(biāo)準(zhǔn)化和改善運(yùn)行人員體驗(yàn)所需要的工具。

　　標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)器操作程序

　　實(shí)現(xiàn)運(yùn)行和維護(hù)一致性的過程，需要標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)劃。制造商意識到，從工程到部署實(shí)施的各階段，都需要對程序進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，但實(shí)施起來通常都很困難。

　　為了幫助組織應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，現(xiàn)代集成自動化軟件包使機(jī)器制造商和最終用戶，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器運(yùn)營程序的標(biāo)準(zhǔn)化并保持一致。標(biāo)準(zhǔn)化簡化了業(yè)務(wù)和技術(shù)流程管理，并使運(yùn)行人員能夠安全地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)目標(biāo)。 

　　在項(xiàng)目生命周期的初期，將機(jī)械、電氣和自動化工程整合在一起，對于取得有效成果也至關(guān)重要。集成自動化軟件包支持不同專業(yè)并行開展工作，以提供相應(yīng)的功能（圖1）。不僅減少了總的調(diào)試時間，同時通過跨專業(yè)質(zhì)量檢查以提高產(chǎn)品質(zhì)量，還可以通過數(shù)字模擬來進(jìn)行虛擬調(diào)試和其它任務(wù)。

圖 1 ：標(biāo)準(zhǔn)化可并行開展工作和多個工程學(xué)科的集成，從而提高開發(fā)速度，提高質(zhì)量。

　　實(shí)現(xiàn)自動化標(biāo)準(zhǔn)化的軟件工具 

　　在復(fù)雜的環(huán)境中，明智地使用正確的工具是整個標(biāo)準(zhǔn)化的關(guān)鍵。使用合適的軟件www.cechina.cn，用戶可以將電氣和機(jī)械圖紙直接導(dǎo)入和導(dǎo)出到自動化軟件包中ConTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，以自動更新系統(tǒng)控制，并保持所有工程專業(yè)設(shè)計(jì)的一致性（圖2）。這也節(jié)省了協(xié)調(diào)工作所花費(fèi)的時間，并加快了調(diào)試速度。

圖 2 ：工程團(tuán)隊(duì)可以通過 Siemens 的 TIA Portal Openness API 中的 AutomationML 導(dǎo)入和導(dǎo)出 CAD 和 XML 文件，無縫協(xié)調(diào)自動化項(xiàng)目。

　　集成自動化軟件包使程序員能夠開發(fā)和維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的自動化程序庫，并在硬件組件與其軟件指令集之間建立直接的聯(lián)系（圖 3）。 

圖 3 ：現(xiàn)代集成自動化軟件包， 例如 Siemens 的 TIA  Portal，使用庫實(shí)現(xiàn) PLC 和 HMI 自動化對象的標(biāo)準(zhǔn)化和版本化控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，這些包可以自動生成和測試自動化項(xiàng)目配置。

　　一些自動化對象是內(nèi)置在軟件套件中的，并經(jīng)過預(yù)先驗(yàn)證，從而減少了測試和故障排除的時間。開發(fā)人員也可以創(chuàng)建新的對象，然后通過虛擬調(diào)試或數(shù)字孿生模擬測試其功能。

　　所有的自動化對象都可以在一個項(xiàng)目或多個項(xiàng)目中重復(fù)使用，從而減少開發(fā)時間，并可以確保使用特定硬件時，其功能保持一致。通過配置和適當(dāng)?shù)倪B接，還可以將自動化項(xiàng)目配置為基于主庫執(zhí)行自動對象更新。這在開發(fā)和運(yùn)營體驗(yàn)過程中創(chuàng)造了一致性，從而節(jié)省了解決復(fù)雜問題所需的時間，并提升了產(chǎn)品的質(zhì)量。 

　　集成的自動化軟件包提供的另一個工具，可以幫助程序員自動生成 PLC 代碼和簡單的 HMI 布局，包括數(shù)據(jù)視圖和儀表板配置。這使得程序開發(fā)更可靠，同時為最終用戶提供操作程序和可視化組件，以便監(jiān)控生產(chǎn)效率。

　　規(guī)劃自動化程序架構(gòu) 

　　規(guī)劃的質(zhì)量既可以成就項(xiàng)目，也可以拖累項(xiàng)目。PLC 編程也是如此。在開始編程的時候必須做出決定，以確保未來的標(biāo)準(zhǔn)化（圖4）。

圖 4 ：創(chuàng)建和使用自動化對象庫的過程。通過使用駐留在硬件配置工具中的 TIA  Portal 自 動 系 統(tǒng)診斷和報警生成工具，OEM 將編程時間減少了 30%，并在 HMI 上為用戶增加了故障排除功能。

　　第一個重要主題是可讀性。開發(fā)人員必須為標(biāo)簽標(biāo)識符和企業(yè)范圍的資產(chǎn)標(biāo)識術(shù)語定義 一個方案，以保持設(shè)備的有序性。

　　開發(fā)人員還必須考慮編程和設(shè)備維護(hù)要求，然后創(chuàng)建庫www.cechina.cn，以用戶友好的方式進(jìn)行版本控制，并提供設(shè)備模板，以幫助運(yùn)行和維護(hù)人員解決現(xiàn)場問題。編程語言也應(yīng)該在這個階段確定。梯形圖、功能塊、結(jié)構(gòu)化文本 (ST) 和順序功能圖 (SFC)，在代碼創(chuàng)建、擴(kuò)展和故障排除等方面各有優(yōu)缺點(diǎn)，在編程時可以使用這些語言中的一種或多種。 

　　一旦確定了編程基礎(chǔ)，開發(fā)人員接下來必須定義人機(jī)交互界面，包括 HMI 圖形、報警 以及歷史數(shù)據(jù)可視化和分析。這里也是定義設(shè)備間通信方案，以在工廠車間周圍傳輸數(shù)據(jù)的 地方。 

　　開發(fā)人員必須制定自動化對象復(fù)用計(jì)劃，確保實(shí)現(xiàn)對象的模塊化www.cechina.cn，可以無縫在多個程序中應(yīng)用。良好的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)踐還需要在此階段進(jìn)行全面的文檔記錄，以便隨著時間的推 移標(biāo)準(zhǔn)庫仍具有價值，并在人員流動時確保不變。

　　系統(tǒng)診斷 ：自動化庫標(biāo)準(zhǔn)化的基準(zhǔn) 

　　編程標(biāo)準(zhǔn)必須能夠有效地處理系統(tǒng)診斷。這是指示 PLC 和聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的控制系統(tǒng)運(yùn)行狀況的通用指標(biāo)。當(dāng)基本設(shè)備和設(shè)備功能因通信故障、模塊故障、電源和安全等問題而出現(xiàn)故障時，這些指示燈會通知運(yùn)行人員。 

　　盡管板載部件出現(xiàn)問題時，大多數(shù)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都能自動提醒用戶，但在更大的自動化系統(tǒng)中，將這些問題轉(zhuǎn)換為報警通常需要額外的手動工作。

　　在工廠或整個企業(yè)中連接多臺機(jī)器和設(shè)備時，確保統(tǒng)一的系統(tǒng)診斷和報警管理，對于高效運(yùn)行至關(guān)重要。然而，通常情況下，在機(jī)器與機(jī)器之間，并沒有對這些基本方面進(jìn)行一致的處理，從而造成誤解、延遲和計(jì)劃外停機(jī)。 

　　這種一致性的缺乏，通常是工程和編程標(biāo)準(zhǔn)化的缺陷造成的。一臺機(jī)器可以使用特定的聯(lián)鎖檢查方案和標(biāo)記基本故障的方法，但另一臺機(jī)器可能使用不同的方法。仔細(xì)規(guī)劃和編程，可以在多臺機(jī)器上實(shí)施一致的機(jī)器診斷和報警。 

　　為了保持機(jī)器之間的一致性，集成自動化軟件包會根據(jù)硬件配置，自動生成系統(tǒng)診斷和報警方案，從而減少耗時且容易出錯的程序聲明。通過云，在 PLC、HMI、邊緣設(shè)備、工廠工作站、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和遠(yuǎn)程會話之間，提供一致的報警讀數(shù)。 

　　借助集成的自動化軟件包自動生成報警，從而能夠快速識別錯誤并顯示帶有位置和原因的故障消息。 

　　由于這些診斷是自動而不是手動編程實(shí)現(xiàn)的，因此硬件配置的更改，會自動更新整個互聯(lián)企業(yè)的系統(tǒng)診斷基礎(chǔ)設(shè)施。在整個企業(yè)中一致地處理系統(tǒng)診斷，為所有編程標(biāo)準(zhǔn)化奠定了基礎(chǔ)。

　　大幅節(jié)省編程時間 

　　一家電鋸原始設(shè)備制造商 (OEM)，通過對來自自動化供應(yīng)商的 PLC、HMI 和驅(qū)動器進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，將開發(fā)和運(yùn)營置于一個集成自動化軟件包之下，從而改進(jìn)了其生產(chǎn)系統(tǒng)并增強(qiáng)了全球客戶服務(wù)業(yè)務(wù)。在硬件配置工具中，使用自動系統(tǒng)診斷和報警生成，OEM 廠商將編程時間減少了30%。除了自動化硬件的內(nèi)在可靠性之外，還能通過 HMI 為最終用戶提供深入的故障排除。 

　　使用集成的系統(tǒng)診斷視圖，最終用戶可以自助解決許多問題，當(dāng)問題上報給 OEM 廠商時，HMI 可以清晰的顯示系統(tǒng)報警情況，從而可以更快地解決最終用戶的問題。這會減少最終用戶的停機(jī)時間并減少對 OEM 支持的需求。 

　　由于有了中央自動化對象庫，程序員更易于進(jìn)行版本控制。當(dāng)更新代碼塊時，開發(fā)人員可以根據(jù)所用的自動化對象版本，輕松識別哪些項(xiàng)目包含更新，哪些不包含，然后就可以自動更新所有現(xiàn)有實(shí)例。

　　集成自動化和標(biāo)準(zhǔn)化的優(yōu)勢 

　　在對自動化系統(tǒng)進(jìn)行編程時，最佳實(shí)踐要求在深入研究代碼之前，仔細(xì)考慮應(yīng)用和所需的結(jié)果。通過這種審查，標(biāo)準(zhǔn)化可以改善項(xiàng)目開發(fā)和運(yùn)營的生命周期。為制造商提供標(biāo)準(zhǔn)化的集成自動化軟件包的優(yōu)勢包括 ：

　　1、軟件對用戶更透明，簡化開發(fā)工作。 

　　2、提高軟件質(zhì)量，改善可靠性和可維護(hù)性。

　　3、由于自動化程序使用全廠范圍的程序組件，在調(diào)試之前經(jīng)過驗(yàn)證，因此可以顯著減少錯誤。 

　　4、服務(wù)和維護(hù)費(fèi)用減少。 

　　5、簡化診斷和故障排除。 

　　6、培訓(xùn)要求最小化。 

　　7、機(jī)器之間的數(shù)據(jù)交換簡單且定義明確。 

　　8、文檔可管理，并且明確定義了自動化組件的行為。 

　　9、PLC 從一個集中管理的對象庫中創(chuàng)建程序，不同機(jī)器的編程保持一致。 

　　10、整個工廠的 HMI 使用一致的圖形、符號和術(shù)語，這樣可以改善操作員的體驗(yàn)。

　　機(jī)器制造商和集成商可以通過標(biāo)準(zhǔn)化自動化程序庫來幫助他們的最終客戶。使用集成的自動化軟件包，意味著開發(fā)人員可以減少為低級設(shè)備診斷和報警創(chuàng)建解決方案的時間。這為通過跨專業(yè)優(yōu)化工作，改善操作員體驗(yàn)和改進(jìn)機(jī)器功能提供了更多機(jī)會。（作者：John DeTellem）

　　關(guān)鍵概念： 

　　■ 軟件工具可以提高效率，這是標(biāo)準(zhǔn)化帶來的好處。 

　　■ 編程結(jié)構(gòu)和庫，使那些設(shè)置、使用和維護(hù)帶有控制系統(tǒng)的工業(yè)設(shè)備的人的工作變得更輕松。 

　　■ 使用集成自動化軟件包可節(jié)省 30% 的編程時間。 

　　思考一下： 

　　您的編程限制是存在于幾個區(qū)域還是遍布在整個生產(chǎn)制造應(yīng)用中？