Как перенести программу ПЛК на новый ПЛК

Перемещение наследия ПЛК Перевод программ и систем на современные платформы — это уже не просто техническое обслуживание; это тактическое решение, влияющее на производительность производства, возможности интеграции информации и будущую конкурентоспособность. В этой статье подробно рассматриваются требования к модернизации систем ПЛК.

Введение: почему вашей системе ПЛК срочно требуется модернизация «мозга»

В современных условиях высокоавтоматизированного производства ПЛК выполняет функцию «мозга» промышленной системы управления. Он незаметно управляет всеми операциями на сборочной линии, гарантируя точность и производительность процесса. Тем не менее, многие системы ПЛК, прослужившие годы и более, постепенно превращаются из ценного имущества в скрытый ресурс. Они могут не поддерживать современные сетевые протоколы, обладать ограниченной производительностью обработки данных, сталкиваться с резким ростом расходов на обслуживание из-за отсутствия запасных частей и, что самое главное, представлять собой невидимое препятствие на пути цифровой трансформации компании. Следовательно, внедрение инноваций в области ПЛК и миграция традиционных программ в систему нового поколения — важный шаг для бизнеса, направленный на сохранение технологической составляющей, повышение эксплуатационной надежности и переход на интеллектуальное производство. Несмотря на сложность этого процесса, он может быть успешно реализован при тщательной подготовке и научном подходе, сокращая время простоя производства и создавая значительную коммерческую ценность.

I. Тщательное планирование и оценка перед миграцией ПЛК

Эффективная миграция начинается с тщательной подготовки. Перед началом работы с любым кодом или оборудованием крайне важно тщательно подготовиться, чтобы предотвратить смещение масштаба проекта и сбои.

1. Укажите движущие факторы и цели миграции

Во-первых, ответьте на главный вопрос: «Почему мы осуществляем эту миграцию?» Движущими силами могут быть:Повышение эффективности: Новые ПЛК оснащены более быстрыми центральными процессорами и большим объемом памяти, что позволяет им выполнять более сложные вычисления и сокращать время цикла проверки.Интеграция сетей и данных: Современные системы поддерживают современные промышленные процедуры Ethernet, такие как Profinet и EtherNet/IP, способствуя бесперебойной работе с системами MES, ERP и облачными системами, чтобы заложить структуру для аналитики информации и прогнозируемого обслуживания.Повышенная надежность и безопасность системы: Устаревшие системы справляются с рисками, связанными с остановкой поставок запасных частей, в то время как совершенно новые линейки продуктов ПЛК полностью разработаны и включают в себя надежные встроенные функции кибербезопасности.Практическое расширение: Получение поддержки для расширенных функций, таких как контроль активности, визуализация оборудования и другие интегрированные технологии.

2. Проведите углубленный системный аудит и оценку рисков.

Аудит оборудования: Тщательно документируйте конструкцию, версию ЦП, модули ввода-вывода, специальные функциональные компоненты (например, высокоскоростные счетчики, модули позиционирования) и компоненты сетевой связи существующего ПЛК.Аудит программного обеспечения: Проведите тщательный анализ существующей программы. Изучите её логику управления, структуру программы (основные режимы, подпрограммы, прерывания), структуры данных (блоки данных или базы данных), а также процедуры связи и информационные факторы, используемые для взаимодействия пользователя с системами более высокого уровня, такими как ЧМИ и СКАДА.Оценка риска: Выявите возможные опасности во время перемещения, такие как несовместимость программ преобразования, ошибки сопоставления адресов ввода-вывода, сбои связи и чрезмерные простои производства. Разработайте соответствующие стратегии действий в непредвиденных обстоятельствах.

3. Подготовьте необходимые инструменты и ресурсы

Убедитесь, что у вас есть идеальное программное обеспечение для шоу как для старых, так и для новых платформ ПЛК. Например, переход с Siemens S7-300 на S7-1500 требует перехода с STEP 7 Classic на более эффективный TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal). Кроме того, подготовьте кабели для подключения, карты памяти и специальный испытательный стенд.

II. Основная фаза: преобразование программы ПЛК и модернизация кода

Это техническая суть процедуры миграции. Задача заключается не только в «выравнивании» кода, но и в использовании возможности максимизировать и «улучшить» программу.

1. Резервное копирование и загрузка программы

Прежде чем вносить какие-либо изменения, сделайте полную резервную копию программы, данных и настроек оборудования существующего ПЛК. Это последняя подушка безопасности вашего проекта. Затем используйте стандартное программное обеспечение для переноса всей программы на вашу инженерную рабочую станцию.

2. Преобразование программы: прямое преобразование против полного рефакторинга

Существует два основных подхода к конвертации программ:Автоматизированное/полуавтоматическое преобразование: Многие ведущие поставщики предлагают устройства перемещения. Например, TIA Portal от Siemens имеет встроенную функцию миграции для преобразования задач S7-300/400 в систему S7-1200/1500. Этот метод позволяет быстро преобразовать большинство типовых инструкций и информационных блоков, но, вероятно, потребует ручной настройки некоторых инструкций, аппаратно-зависимого кода (например, P_SEND/P_RECV) или персонализированных библиотек.Ручной рефакторинг: Для задач с устаревшей логикой, сложной структурой или отсутствием оригинальной документации полное переписывание может быть исключительным вариантом. Хотя это требует больших усилий, это даёт отличную возможность максимально улучшить структуру программы, добавить подробные комментарии и использовать более надёжные методологии программирования (например, стандартное использование функциональных блоков, FB). Это значительно улучшает читаемость программы и её поддержку в долгосрочной перспективе.

3. Оценка ключевых точек конверсии

Модернизация адресов и тегов: Схемы адресации ввода-вывода и памяти (например, адреса M и DB) в новых ПЛК могут отличаться от используемых в устаревших системах. Важно преобразовать все жёстко закодированные абсолютные адреса в адаптивные символьные адреса (программы на основе тегов), что является идеальным методом для современных ПЛК.Расхождения в наборе инструкций по обработке: Наборы команд могут различаться в зависимости от поколения ПЛК. Например, некоторые старые инструкции по связи заменяются новыми, более эффективными инструкциями на современных платформах. Для выполнения эквивалентных замен необходимо внимательно изучить руководства по перемещению поставщика.Конфигурация взаимодействия: Обновите традиционные настройки последовательного интерфейса или MPI/Profibus-DP до современных протоколов Ethernet, таких как Profinet или EtherNet/IP. Восстановите каналы связи с помощью устройств, таких как HMI, VFD-приводыи удаленные терминалы ввода/вывода.

III. Сравнительный анализ основных путей миграции платформ ПЛК

Выбор идеальной новой платформы имеет решающее значение для эффективной миграции. Различные бренды предлагают различные функции и помощь в миграции.

Измерение характеристик	Сименс	Rockwell Автоматизация	Мицубиси Электрик
Типичный путь обновления	С7-300/400 → С7-1500	PLC-5/SLC 500 → ControlLogix/CompactLogix	Серия FX/Q → Серия iQ-R/iQ-F
Основное программное обеспечение для программирования	Портал TIA	Студия 5000 Logix Дизайнер	GX Works3
Инструменты поддержки миграции	TIA Portal имеет встроенные инструменты миграции, поддерживающие прямое преобразование проектов и анализ кода.	Предоставляет инструмент перевода, помогающий преобразовать старые проекты в формат новой платформы.	GX Works3 включает мастер импорта, совместимый с файлами старых проектов, и предоставляет руководство по конвертации.
Ключевые преимущества	Высокоинтегрированная платформа с мощной синергией аппаратного и программного обеспечения; передовые концепции символьного программирования и стандартизации; мощные диагностические функции.	Гибкая структура данных на основе тегов со значительными преимуществами в приложениях управления процессами; дополнительные инструкции (AOI) упрощают повторное использование кода.	Широкая линейка продукции с высоким соотношением цены и производительности; широко используется в автономных машинах и небольших системах; широкие возможности позиционирования и управления движением.
Потенциальные проблемы	TIA Portal предъявляет более высокие системные требования к инженерному ПК; переход от классического STEP 7 к TIA Portal требует определенного обучения.	Расходы на оборудование могут быть относительно высокими; миграция программ между различными семействами требует внимания к деталям.	Совместимость программ между различными сериями требует тщательной проверки; некоторые специальные инструкции требуют ручной модификации.

IV. Назначение и интеграция: обеспечение безупречной работы нового «мозга»

После завершения преобразования программы строгий отбор и ввод в эксплуатацию приобретают важное значение для обеспечения плавного перехода к производству.

1. Автономное моделирование и виртуальный ввод в эксплуатацию

Перед загрузкой и установкой программы на физический ПЛК воспользуйтесь средствами моделирования, входящими в комплект поставки (например, PLCSIM Advanced), для комплексного тестирования. Подключив виртуальный HMI и имитируя различные эксплуатационные проблемы и ситуации, связанные с ошибками, вы сможете выявить подавляющее большинство логических ошибок, существенно сократив время, затрачиваемое на выполнение работ на месте.

2. Ввод в эксплуатацию на месте

Назначения на месте должны проводиться поэтапно:Проверка ввода-вывода: При отключенных исполнительных механизмах проверьте каждый входной сигнал, чтобы убедиться, что он считывается правильно, а каждый результат указывает на то, что программа может управлять им соответствующим образом.Тестирование конкретных машин/функций: Протестируйте отдельные действия устройства или функции сети, чтобы убедиться в правильности рассуждений.Тестирование блокировок и системной интеграции: Интегрируйте новый ПЛК в общую систему. Проведите тесты связи с HMI, SCADA, роботами и другими ПЛК для подтверждения синхронизации всего производственного процесса.Кардиоваскулярные тесты и оптимизация производительности: Испытайте систему в течение длительного времени в условиях, приближенных к реальным или фактическим производственным. Проверьте её стабильность, время реакции и использование ресурсов (процессорных нагрузок, памяти) и выполните окончательную оптимизацию на основе результатов.

V. Завершение проекта: документы и обучение для закрепления успеха миграции 

Успешная работа — это не только та, которая выполняется, но и та, которая может быть сохранена и признана в течение многих лет.Обновление технической документации: Создайте подробную документацию для совершенно новой системы, включая обновленные электрические схемы, контрольные списки ввода-вывода, представления географии сети, таблицы тегов и, самое главное, распечатку или PDF-файл программы ПЛК с понятными, содержательными комментариями.Обучение персонала: Организовать организованное обучение водителей и инженеров по техническому обслуживанию. Программа обучения должна включать ознакомление с новым оборудованием ПЛК, работу с новым программным обеспечением, процедуры запуска и выключения системы, а также стандартные методы диагностики неисправностей.