Membawa Pemikiran Berorientasikan Objek kepada Pengaturcaraan PLC

Pemikiran berorientasikan objek boleh menjadikan perisian PLC lebih mudah digunakan semula, diuji dan diselenggara, tetapi ia bukan satu set ciri sejagat. Sesetengah persekitaran IEC 61131-3 menyokong kaedah, antara muka, sifat, pewarisan dan polimorfisme. Platform pengawal lain menyediakan blok fungsi boleh guna semula, arahan tambahan, jenis data ditakrifkan pengguna atau pustaka tanpa melaksanakan model berorientasikan objek sepenuhnya. Jurutera mesti mereka bentuk berdasarkan platform dan versi yang tepat.

Matlamat praktikalnya bukanlah meniru perisian perusahaan. Sebaliknya, berhenti menganggap setiap injap, motor, saluran analog dan unit pakej sebagai kerja salin dan tampal yang baharu. Komponen perisian yang ditakrifkan dengan baik memberikan setiap peranti antara muka, model keadaan, tingkah laku penggera, laluan simulasi dan rekod diagnostik yang konsisten, sambil mengekalkan pendawaian khusus mesin serta had proses di luar teras boleh guna semula.

Perkakasan direka bentuk secara modular; perisian boleh guna semula juga harus menjadikan antara muka, keadaan dan tingkah laku kegagalan setiap modul sama jelasnya.

Mulakan dengan Pengkapsulan, Bukan Pewarisan

Pengkapsulan bermaksud meletakkan keadaan dan tingkah laku berkaitan di sebalik antara muka yang ditakrifkan. Komponen injap mungkin menerima arahan, keizinan, maklum balas, mod dan konfigurasi. Ia mungkin mendedahkan keadaan terbuka, tertutup, bergerak, gagal, saling kunci dan diagnostik. Pemasa dalaman, pengesanan peralihan, dasar percubaan semula dan logik penggera kekal di bawah pemilikan komponen.

Ini tetap bernilai walaupun pada platform yang tidak mempunyai pewarisan. Blok fungsi atau arahan tambahan masih boleh melindungi keadaan dalaman, menyeragamkan tingkah laku dan mengurangkan kod pendua. Pewarisan hanya berguna apabila wujud hubungan “ialah” yang sebenar dan jenis terbitan boleh mematuhi antara muka asas. Pepohon pewarisan yang mendalam sukar didiagnosis dalam talian dan boleh menyebabkan perubahan kecil pada asas memberi kesan kepada banyak mesin.

Asingkan Takrif Jenis, Data Contoh dan Pemetaan I/O

Takrif boleh guna semula menerangkan tingkah laku. Contoh menyimpan keadaan bagi satu peranti fizikal atau logik. Pemetaan I/O menghubungkan contoh tersebut kepada isyarat sebenar. Mencampurkan tanggungjawab ini menjadikan logik pustaka bergantung pada alamat rak dan menghalang ujian luar talian yang selamat.

Kekalkan tag input dan output fizikal di sempadan integrasi. Tukarkan isyarat mentah kepada nilai Boolean atau unit kejuruteraan yang jelas, panggil komponen boleh guna semula, kemudian petakan permintaan output yang diluluskan kembali kepada perkakasan. Susunan ini menyokong simulasi, I/O gantian dan migrasi berperingkat. Ia juga menjadikan program peringkat teratas memaparkan niat proses dan bukannya manipulasi alamat yang berulang.

Pengawal dan keluarga I/O boleh ditinjau melalui koleksi sistem PLC dan PAC, tetapi seni bina perisian yang dipilih mesti mengikut bahasa yang disokong pengawal, model memori, peraturan perubahan dalam talian dan pensijilan keselamatan.

Gunakan Antara Muka sebagai Kontrak Tingkah Laku

Apabila platform menyokong antara muka, takrifkan operasi yang boleh diharapkan oleh pemanggil tanpa mendedahkan butiran pelaksanaan. Contohnya, CODESYS mendokumentasikan blok fungsi berorientasikan objek dengan kaedah, antara muka, sifat, pewarisan dan panggilan kaedah maya dalam rujukan rasmi pengaturcaraan berorientasikan objek. Keupayaan itu memang wujud, tetapi tidak seharusnya diandaikan terdapat dalam setiap persekitaran PLC.

Antara muka boleh membolehkan pelaksanaan motor yang berbeza menyediakan arahan dan status yang sama. Pemula ringkas, VFD dan servo mungkin semuanya menyokong maklumat dayakan, henti, tetapan semula, mod, sedia, berjalan dan kerosakan, sambil mengekalkan diagnostik dalaman yang berbeza. Urutan panggilan kemudiannya bergantung pada kontrak dan bukannya setiap parameter khusus vendor.

Utamakan Komposisi untuk Mesin dan Skid

Kebanyakan peralatan industri secara semula jadi terbina daripada komponen. Pakej pam mengandungi motor, injap pengasingan, keizinan, pengukuran analog dan logik jujukan. Sistem tangki mengandungi instrumen aras, injap, pam, penggera dan mod operasi. Bina unit yang lebih besar ini dengan mengandungi komponen kecil yang telah diuji, bukannya menerbitkan setiap peranti daripada satu kelas asas sejagat.

Komposisi menjadikan pemilikan jelas. Jujukan pam boleh mengarahkan motor dan injapnya, tetapi komponen motor tetap memiliki maklum balas pemula, tamat masa permulaan dan keadaan kerosakan khusus motor. Komponen analog memiliki kesahan dan penskalaan isyarat. Unit menyelaraskannya dan melaporkan keadaan ringkas kepada logik peringkat lebih tinggi.

Komposisi mencerminkan hierarki peralatan sambil membolehkan setiap komponen motor, injap dan instrumen mengekalkan diagnostiknya sendiri.

Reka Bentuk Model Keadaan yang Jelas

Komponen harus menjadikan keadaan operasinya boleh diperhatikan. Logik arahan Boolean semata-mata sering menghasilkan gabungan mustahil seperti berjalan dan berhenti, automatik dan manual atau sihat dan gagal pada masa yang sama. Model keadaan terhitung boleh menyatakan keadaan melahu, bermula, berjalan, berhenti, rosak dan penyelenggaraan dengan peralihan yang disengajakan.

Setiap peralihan memerlukan syarat kemasukan, bukti selesai, tingkah laku tamat masa dan peraturan pembatalan. Arahan harus berupa permintaan, bukannya tugasan terus kepada keadaan. Tetapan semula harus mengosongkan kerosakan terkunci hanya apabila keadaan asas membenarkannya. Mod manual harus mentakrifkan perlindungan yang kekal aktif dan pihak yang memiliki output.

Asingkan Konfigurasi daripada Keadaan Masa Jalan

Konfigurasi merangkumi had masa, julat kejuruteraan, ambang penggera, pilihan peralatan dan pengaktifan ciri. Keadaan masa jalan merangkumi pengumpul pemasa, mod semasa, pemilikan arahan, sejarah kerosakan dan status peralihan. Pengasingan ini menjadikan semakan perubahan dan tadbir urus resipi lebih jelas.

Tidak semua tetapan harus boleh ditulis daripada HMI. Takrifkan semakan julat, kebenaran peranan, pengelogan perubahan dan masa nilai baharu menjadi aktif. Data dikekalkan juga memerlukan dasar yang jelas. Komponen yang disambung semula selepas kitaran kuasa tidak boleh memulihkan arahan yang tidak selamat hanya kerana semua pemboleh ubah dalaman dikonfigurasikan sebagai berterusan.

Uji Komponen Sebelum Menggandakan Contoh

Kelebihan penggunaan semula hanya muncul apabila takrif itu boleh dipercayai. Bina abah-abah ujian yang memacu maklum balas normal, maklum balas lewat, input bercanggah, kehilangan komunikasi, kualiti analog yang buruk, perubahan mod, percubaan tetapan semula, penghidupan kuasa dan sempadan tamat masa. Sahkan output, penggera dan peralihan keadaan bagi setiap kes.

Kemudian uji berbilang contoh untuk mendedahkan kesilapan keadaan dikongsi. Sahkan kesan masa imbasan dan memori pada skala sebenar. Panggilan ringkas di peringkat teratas tidak bermakna pelaksanaannya bebas dari segi pengiraan. Suntingan dalam talian, naik taraf pustaka dan pemindahan data contoh harus dilatih pada pengawal sasaran sebelum penggunaan.

Kawal Perubahan dan Pemversian Pustaka

Komponen boleh guna semula boleh menyebarkan pembaikan secara meluas, tetapi ia juga boleh menyebarkan kecacatan secara meluas. Berikan setiap jenis yang dikeluarkan versi, antara muka yang didokumenkan, rekod ujian dan sejarah perubahan. Kelaskan perubahan sebagai serasi atau memecahkan keserasian. Jangan ubah secara senyap semantik penggera, pemasaan lalai, tingkah laku output atau susun atur data dikekalkan dalam takrif yang telah digunakan.

Projek harus merekod versi pustaka yang disusun dan dimuat turun. Jika platform membenamkan salinan sumber, tentukan cara kemas kini yang diluluskan akan dibandingkan dan diimport. Jika platform merujuk pustaka terurus, rancang ketersediaan dan pemulihan. Grafik operator dan faceplate mesti berkembang bersama antara muka kawalan, bukannya menganggap nama ahli lama akan kekal sah.

Integrasikan Diagnostik dengan Lapisan Operator

Komponen yang berguna melaporkan sebab ia tidak boleh bertindak: tiada keizinan, percanggahan maklum balas, tamat masa peralihan, pemilikan setempat, konfigurasi tidak sah, kualiti input buruk atau fungsi keselamatan aktif. HMI harus menterjemahkan status berstruktur itu kepada mesej yang boleh diambil tindakan tanpa memintas kuasa pengawal. Perkakasan operator yang berkaitan boleh ditemui di bawah HMI dan pengkomputeran industri, tetapi kontrak diagnostik bermula dalam kod kawalan.

Perspektif Kejuruteraan

Pengaturcaraan PLC berorientasikan objek paling bernilai sebagai disiplin antara muka yang jelas, keadaan terkapsul, komposisi, ujian dan penggunaan semula terkawal. Pewarisan penuh dan polimorfisme boleh membantu pada platform yang melaksanakannya, tetapi kedua-duanya bukan keperluan permulaan. Mulakan dengan satu jenis peranti yang terbatas, buktikan tingkah laku kegagalannya, dokumentasikan antara mukanya dan kembangkan hanya selepas bukti ujian kukuh. Hasilnya harus memudahkan pentauliahan dan penyelesaian masalah bagi jurutera seterusnya, bukan sekadar menjadikan kod sumber kelihatan lebih canggih.