Stratēģiska uzdevumu plānošana Rockwell PLC sistēmu noturībai
Efektīva rūpnieciskā automatizācija lielā mērā ir atkarīga no tā, kā procesors pārvalda savu darba slodzi. Rockwell Automation vidēs inženieri bieži vien sākotnējā projektēšanas posmā nepievērš uzmanību uzdevumu plānošanai. Šī novēršana noved pie nesakārtotiem skenēšanas laikiem un loģikas kļūdām, kas līdzinās nejaušām aparatūras kļūdām. Kamēr mācību vidē galvenā uzmanība tiek pievērsta tūlītējiem rezultātiem, reālās pasaules rūpnieciskā automatizācija prasa ilgtermiņa skatījumu. Sistēmas savas darbības laikā bieži tiek atjauninātas un integrētas. Tāpēc mērogojamas arhitektūras izveide nodrošina, ka nākotnes izmaiņas neapdraud mašīnas stabilitāti.
Procesora prioritāšu un izpildes izpratne
Mūsdienu programmējamie automatizācijas kontrolieri (PAC) izpilda vairākus uzdevumus, bet apstrādā tikai vienu instrukciju vienlaikus. Loģikas rutīnas būtiski atšķiras pēc sarežģītības un kritiskuma. Daži uzdevumi nodrošina augstas ātruma kustības kontroli, bet citi pārvalda nekritisku datu reģistrēšanu. Lielākā daļa rūpniecisko sistēmu līdzsvaro aptuveni trīs kritiskus uzdevumus ar vairākiem atbalstošiem fona procesiem. Izstrādātājiem ir jāpareizi kategorizē šīs funkcijas, lai optimizētu CPU izmantošanu un uzturētu sistēmas atsaucību.
Trīs galveno uzdevumu plānošanas izvērtēšana
Rockwell Software piedāvā trīs atšķirīgas plānošanas iespējas: nepārtraukta, periodiska un notikumu. Nepārtraukts uzdevums darbojas bezgalīgi zemākajā prioritātes līmenī, kad CPU nav aizņemts. Savukārt periodiskie uzdevumi izpildās noteiktos milisekunžu intervālos, balstoties uz definētu frekvenci. Šiem uzdevumiem ir prioritātes ranga vērtības no 1 līdz 15, kur zemāks skaitlis nozīmē augstāku steidzamību. Ja prioritātes 1 uzdevums tiek aktivizēts prioritātes 10 izpildes laikā, procesors nekavējoties pārslēdzas uz augstākas prioritātes loģiku. Visbeidzot, notikumu uzdevumi tiek aktivizēti tikai tad, kad rodas konkrēts programmatūras vai aparatūras nosacījums.
Slēptie riski, izmantojot noklusējuma nepārtrauktos uzdevumus
Lielākā daļa jaunu projektu pēc noklusējuma izmanto nepārtrauktu uzdevumu, kas bieži rada būtiskas laika nianses. Tā kā šis uzdevums darbojas zemākajā prioritātē, jebkurš jauns periodisks uzdevums to pārtrauc. Vienā nesenā lietojumā smags trauksmes sistēmas ar 1 000 kāpnēm izraisīja nopietnas laika svārstības galvenajā mašīnas loģikā. Sistēma uzskatīja nepārtrauktu mašīnas loģiku par "pēdējo domu" salīdzinājumā ar plānoto trauksmes uzdevumu. Paļaušanās uz nepārtrauktiem uzdevumiem pamatoperāciju loģikai ir fundamentāla kļūda augstas precizitātes rūpnieciskajā automatizācijā.
Pāreja uz deterministisku periodisku plānošanu
Lai atrisinātu laika konfliktus, inženieriem jāmaina nepārtrauktie uzdevumi uz periodiskiem ar augstu prioritāti. Pamatloģikai iestatot 10 ms intervālu, kontrolierim tiek nodrošināta deterministiska vide. Tomēr šī izmaiņa maina sistēmas skenēšanas laika aprēķinu. Vienas Get System Value (GSV) instrukcijas izmantošana vairs nav pietiekama, lai izmērītu kopējo pagājušo laiku. GSV "Last Scan Time" uzrauga tikai izpildes ilgumu, nevis dīkstāves laiku starp intervāliem.
Uzlabotas GSV loģikas ieviešana precizitātei
Stabilam risinājumam nepieciešamas divas atsevišķas GSV instrukcijas un matemātikas bloks. Pirmā instrukcija iegūst faktisko laiku, cik ilgi uzdevums pabeidza savu loģiku. Otrā instrukcija piekļūst "Rate Interval", kas attēlo definēto grafiku. Pievienojot šīs divas vērtības, programmētājs aprēķina sistēmas patieso cikla laiku. Šī metode saglabā precizitāti pat tad, ja nākotnē kāds tehniķis maina uzdevuma frekvenci. Šī proaktīvā pieeja novērš loģikas novirzi un uztur sinhronizāciju starp dažādām programmatūras versijām.
Nākotnes drošība, izmantojot fizisko un virtuālo atgriezenisko saiti
Visuzticamākais mašīnas laika mērījums nāk no fiziskās enkodera atgriezeniskās saites, nevis iekšējiem programmatūras taimeriem. Kad aparatūras enkoderi nav praktiski, augstas prioritātes periodisks uzdevums kalpo kā labākais virtuālais aizstājējs. Programmas strukturēšana šādā veidā nodrošina, ka mašīna paliek funkcionāla ilgi pēc sākotnējā programmētāja aiziešanas. Pēc desmit gadiem apkopes inženieris var mainīt grafiku, neizjaucot pamatā esošo laika loģiku. Vienmērīga vide veicina uzticību un samazina rūpniecisko vadības sistēmu kopējās īpašumtiesību izmaksas.
Reālas pasaules piemērs: augstas ātruma iepakošanas integrācija
Augstas ātruma pudelēšanas līnijā vadošais inženieris integrēja trešās puses redzes sistēmu esošajā PLC. Sākotnējā programma izmantoja nepārtrauktu uzdevumu konveijera vadībai. Kad inženieris pievienoja 20 ms periodisku uzdevumu redzes datiem, konveijera ātrumi kļuva neprognozējami. Pārejot uz konveijera loģiku prioritātes 2 periodiskā uzdevumā, komanda atjaunoja milisekunžu precizitāti. Šī pielāgošana ļāva redzes sistēmai darboties zemākā prioritātē, neietekmējot mašīnas fizisko caurlaidību.
