Pelnas:
- Gebėjimas kurti kopėčių logikos ir struktūrinio teksto (ST) struktūras kaip juodraščius naudojant AI
- Galimybė AI pagalba konfigūruoti saugos grandines, blokavimus ir būsenos mašinas
- Galimybė patikrinti AI sukurtą PLC logiką, atitinkančią I/O žemėlapio ir saugos reikalavimus
Patikimumo pavadinimas gamykloje yra PLC (Programmable Logic Controller). Konvejeriai, robotų ląstelės, pildymo linijos, presai; visi valdomi PLC. PLC programavimas yra pasaulis, išskyrus darbalaukio programinę įrangą: Ladder Logic (LD) yra vaizdinė kalba, imituojanti perdavimo logiką, o struktūrinis tekstas (ST) yra į Paskalį panaši tekstinė kalba; abu yra apibrėžti IEC 61131-3 standarte. Šioje aplinkoje svarbiausia ne funkcionalumas, o saugumas; nes loginė klaida gali išjungti presą netinkamu laiku ir sukeldama pavojų operatoriui. AI padeda generuoti kopėčių ir ST juodraščius, kurti būsenos mašinas ir dokumentuoti logiką. Tačiau už saugos grandines, blokavimus ir galutinį patikrinimą atsako inžinierius ir jų negalima perduoti AI. Šiame skyriuje aptariame, kaip sukurti ir patikrinti PLC logiką naudojant AI.
PLC darbo logika: nuskaitymo ciklas
PLC ne tik vieną kartą paleidžia kodą ir tai daroma; Jis atlieka nuolatinį nuskaitymo ciklą. Kiekvienoje kilpoje: (1) skaito visus įėjimus, (2) vykdo logiką iš viršaus į apačią, (3) atnaujina visus išėjimus. Šis ciklas trunka milisekundes ir kartojasi be galo. Šis elgesys turi kritinių pasekmių rašant PLC logiką:
- Išėjimai atnaujinami ciklo pabaigoje; Jei priskiriate reikšmę išėjimui daugiau nei vienoje ciklo vietoje, laimi paskutinė priskyrimas.
- Logika veikia nuo nulio kiekviename cikle; taigi fiksavimo arba būsenos kintamieji naudojami būsenai „atsiminti“.
- Greiti įvykiai gali būti praleisti, jei nuskaitymo laikas pratęsiamas; kritinius įvykius fiksuoja aparatinės įrangos pertraukimas arba didelės spartos skaitiklis.
Patarimas: Rašydami PLC logiką į AI pasakykite „atsižvelgti į nuskaitymo ciklo elgseną, jokių prieštaringų priskyrimų tam pačiam išėjimui, būsenai naudokite užrakto / būsenos mašiną“. AI kartais galvoja kaip darbalaukio logika ir praleidžia nuskaitymo veiksmus.
Kopėčių logika ir struktūrinis tekstas
Ta pati logika gali būti parašyta abiem kalbomis. Paprastas pavyzdys: variklis užsiveda paspaudus paleidimo mygtuką, sustoja ir savaime užsifiksuoja paspaudus sustabdymo mygtuką.
KOPĖČIAS (tekstinis ekranas): paleisti išjungti variklį ---| |------|/|-------------( )--- | Variklis |---| |------+ (Variklio kontaktas išsilaiko pats -> sandarinimas)Paaiškinimas: Paspaudus Start, Variklis įjungiamas; Variklis palaiko srovę per savo kontaktą (sandarinimas). Paspaudus Stop (NC), grandinė nupjaunama.
(* Ta pati logika kaip STRUKTŪRIUOTASIS TEKSTAS *)JEI UŽVEDITE IR NESUSTADITE TAI Variklis := TEISINGAS;END_IF;JEI Stop TAI Variklis := NETEISINGAS; (* Stop visada turi pirmenybę *)END_IF;(* Pastaba: Stop mygtukas yra fiziškai prijungtas prie NC (paprastai uždarytas); taigi, jei nutrūksta laidas, Stop = FALSE ir sistema persijungia į saugią pusę. *)
Saugos detalės čia yra labai svarbios: sustabdymo mygtukas yra fiziškai prijungtas normaliai uždarytas (NC). Taigi, nutrūkus kabeliui arba nutrūkus kontaktui, signalas nutrūksta ir sistema pereina į „stop“ kryptį (saugi). Jei prijungtas NO (paprastai atidarytas), stabdiklis neveiks, jei nutrūktų laidas – pavojingas tylus gedimas. Net jei AI kodas atrodo logiškai teisingas, šį fizinio ryšio sprendimą priima inžinierius.
Sauga: E-Stop, Lockout ir Fail-Safe
Pramonės automatizavimo sauga nėra problema, kurią galima „tvarkyti programinėje įrangoje“; Tai daugiasluoksnis techninės ir programinės įrangos bendradarbiavimas. Pagrindiniai principai:
principu
Reikšmė
Taikymas
saugus nuo gedimų
Nesėkmė turėtų nuvesti į saugią pusę
NC kontaktas, gedimas=stop
Perteklius
Kritinės funkcijos dviejų kanalų
Du kontaktai, kryžminis stebėjimas
Sujungimas
Užkirsti kelią pavojingai situacijai
Mašina neveikia, kai durys atidarytos
e-stotele
Nepriklausomas avarinis sustabdymas
Aparatūros lygiu, nepriklausoma nuo PLC
Kritinis dalykas: E-stop nėra paliktas vien programinei įrangai. Su sauga susijęs avarinis stabdymas dažnai taip pat pertraukiamas techninės įrangos lygiu saugos relių arba saugos PLC; standartinė PLC programinė įranga yra papildomas sluoksnis. ISO 13849 (mašinų sauga) ir IEC 62061 pateikia šių konstrukcijų pagrindą.
Atsargiai: nemanykite, kad dirbtinio intelekto sugeneruota „E-stop“ arba užrakinimo logika yra „pakankama programinės įrangos“. Saugos funkcijos sukurtos pagal atitinkamus standartus (ISO 13849 PL, IEC 62061 SIL), apima aparatūros sluoksnį ir yra patikrintos rizikos įvertinimu. Už šį vertinimą atsako inžinierius ir organizacija; AI gali sudaryti tik kontūrus ir kontrolinius sąrašus.
Valstybės mašinos
Sudėtinga automatizavimo logika yra sutvarkyta su būsenos mašina, o ne netvarkinga „jei-kita“: sistema suranda tam tikras būsenas (Tuščia eiga, Paleidimas, Veikimas, Sustojimas, Klaida) ir pereina per apibrėžtus perėjimus. Ši struktūra yra skaitoma ir patikrinama.
(* Paprasta degalinės būsenos mašina *) CASE Case OF 0: (* BOSTA *) JEI StartButton AND CoverClosed THEN Case := 10; END_IF; 10: (* PILDYTI *) Vožtuvas := TRUE; JEI Lygis Pilnas TAI Vožtuvas := NETEISINGAS; Būsena := 20; END_IF; JEI NĖRA dangtisUždarytas TAI Vožtuvas := NETEISINGAS; Būsena := 90; END_IF; (* sauga *) 20: (* DRAIN *) PURGE := TRUE; JEI LygisTuščias, TAI Tuščias := FALSE; Būsena := 0; END_IF; 90: (* KLAIDA *) Vožtuvas := FALSE; Tuščias := FALSE; (* visos pavaros saugios *) IF ResetButton THEN Status := 0; END_IF;END_CASE;
Šioje struktūroje saugos perėjimai (atsidarius dangtį pereiti į klaidos būseną, uždaryti visas pavaras) yra aiškiai įtraukti kiekvienoje situacijoje. AI greitai sukuria būsenos mašinos skeletą; Bet kuris saugos incidentas iškyla iš kokios situacijos, nustatoma iš jūsų rizikos analizės.
Silpnas raginimas / stiprus raginimas
SILPNA: "Rašykite PLC kodą konvejeriui." (Nėra įvesties / išvesties, nėra saugos, neaiški kalba. Neįmanoma įvesti juodraščio.) STIPRUS: "Rašykite konvejerio valdiklį su IEC 61131-3 struktūriniu tekstu. Įvestys: Pradėti (NO), Stop (NC), PhotocellProductVar (NO), CoverLOpen. (Tuščia eiga, Veikia, Klaida) Sustabdymas visada turi pirmenybę, eikite į Klaida, kai dangtis atidarytas ir išjunkite variklį.
Mini dėklas
Automatikos inžinierius Tolga paprašo AI pakavimo linijos ST kodo. AI sukuria kodą, kuris, atrodo, veikia, bet kai Tolga patvirtina jį pagal įvesties / išvesties žemėlapį, jis nustato dvi problemas. Pirma: AI apdorojo mygtuką Stop su NO (paprastai atidaryta) logika; Tolga tai paverčia NC saugia logika, nes nutrūkus kabeliui linija turi sustoti. Antra: užraktas, kuriame mašina turi sustoti atidarius apsauginį dangtelį, tikrinamas tik paleidžiant, o ne eksploatacijos metu; Tolga tai pataiso taip, kad jis būtų tikrinamas kiekviename nuskaitymo cikle. Tai taip pat patvirtina, kad tikrasis E-stop nėra paliktas programinei įrangai, bet taip pat yra pertraukiamas techninėje įrangoje su saugos rele. AI greitai suteikė savo logikos skeletą; Tačiau inžinieriaus patikrinimas užtikrino tris saugumo sprendimus: saugų ryšį, nuolatinį užrakinimą ir aparatinę E-stop.
Dažnos klaidos
- Stop/E-stop mygtuko prijungimas prie NO ir gedimo veikimo praradimas nutrūkus kabeliui.
- Blokavimo (dangčio, šviesos užuolaidos) tikrinimas tik paleidžiant ir neveikiant.
- Apsaugos funkciją paliekant visiškai programinei įrangai ir nepaisant aparatinės įrangos sluoksnio.
- Pamirštama nuskaitymo ciklo elgsena ir prieštaringos tos pačios išvesties priskyrimai.
- Padaryti sudėtingą logiką nepatikrinamą, rašant ją netvarkinga jei-kitaip, o ne būsenos mašina.
- Priimti AI interpretaciją apie saugos standartą, nepatikrinus jo oficialiu tekstu.
Apibendrinant
- PLC veikia su nuolatiniu nuskaitymo ciklu; Išėjimai atnaujinami ciklo pabaigoje.
- Kopėčios ir struktūrinis tekstas išreiškia tą pačią logiką dviem skirtingomis IEC 61131-3 kalbomis.
- Stop/E-stop mygtukai NC ir saugus gedimas yra sujungti; nesėkmė turėtų nuvesti į saugią pusę.
- Užraktai tikrinami kiekvieną nuskaitymo ciklą; Apima saugos techninės įrangos sluoksnį.
- Būsenos mašina daro sudėtingą logiką skaitoma ir patikrinama.
- Saugos įvertinimas (ISO 13849/IEC 62061) yra inžinieriaus atsakomybė; AI generuoja juodraštį.
Taikymo užduotis
Pasirinkite paprastą automatizavimo scenarijų (pvz., užvedimo/sustabdymo savaime užsifiksuojantį variklį, dviejų padėčių pavarą arba mažą degalinę). Užsirašykite savo I/O sąrašą ir saugos reikalavimus (kuris mygtukas yra NC, o kuris blokuojamas). Leiskite AI sugeneruoti struktūrinio teksto būsenos mašiną su šiuo kontekstu. Tada patikrinkite išvestį dėl saugumo: (1) ar „Stop“ užtikrina saugų išėjimą iš kiekvienos būsenos, (2) ar blokavimas patikrintas kiekviename nuskaitymo cikle; (3) ar visos pavaros persijungia į saugią būseną klaidos atveju? Atkreipkite dėmesį į visus rastus saugos trūkumus ir pataisymus.