การออกแบบลำดับการทำงานของ PLC Mitsubishi FX ด้วย STL และ RET

ลำดับการทำงานของเครื่องจักรที่ยาวและซับซ้อนจะดูแลรักษาได้ยากเมื่อทุกการเปลี่ยนสถานะถูกเขียนเป็นคอยล์แบบอินเตอร์ล็อก วงจรซีล การรีเซ็ต และเงื่อนไขอนุญาตจำนวนมากในรูทีน Ladder เดียว PLC Mitsubishi FX รองรับการเขียนโปรแกรมแบบ Step Ladder โดยใช้รีเลย์สถานะ คำสั่ง STL และขอบเขต RET หากใช้อย่างเหมาะสม โครงสร้างนี้จะทำให้มองเห็นสถานะปัจจุบันของเครื่องจักรได้ชัดเจน และจำกัดตรรกะของแต่ละส่วนให้ทำเฉพาะงานที่จำเป็นสำหรับสถานะนั้น

คู่มือนี้ใช้สายพานลำเลียงและตัวดันแบบนิวแมติกเป็นตัวอย่างเพื่อการเรียนรู้ จุดประสงค์ไม่ใช่การจัดเตรียมตรรกะด้านความปลอดภัยที่พร้อมใช้ในการผลิต แต่เพื่อแสดงวิธีแปลงลำดับการทำงานที่เขียนเป็นข้อความให้เป็นสถานะ การเปลี่ยนสถานะ เอาต์พุต และพฤติกรรมเมื่อเกิดการกู้คืนที่ชัดเจน ควรตรวจสอบการรองรับคำสั่งและช่วงอุปกรณ์ในคู่มือของ CPU และซอฟต์แวร์เขียนโปรแกรมรุ่นที่ใช้งานจริงเสมอ

เริ่มจากลำดับการทำงาน ไม่ใช่คำสั่ง

กำหนดกระบวนการก่อนเปิดตัวแก้ไข Ladder ในตัวอย่างนี้ คำสั่งเริ่มต้นจะเปิดใช้งานการทำงานอัตโนมัติ เซนเซอร์ทางเข้าตรวจจับชิ้นงาน สายพานลำเลียงเคลื่อนชิ้นงานไปยังเซนเซอร์ปลายทาง จากนั้นสายพานจะหยุด และกระบอกสูบจะดันชิ้นงานลงถัง เซนเซอร์กระบอกสูบจะยืนยันการเคลื่อนที่ก่อนที่ลำดับการทำงานจะกลับไปยังสถานะรอ

แยกคำอธิบายดังกล่าวออกเป็นสถานะที่คงที่ การแบ่งเบื้องต้นที่ใช้งานได้จริงคือ ว่าง ลำเลียง ดัน ถอยกลับ และขัดข้อง ทุกสถานะต้องมีเงื่อนไขเข้าสู่สถานะ เอาต์พุตที่อนุญาต เงื่อนไขเสร็จสิ้น ระยะหมดเวลา และการตอบสนองต่อการหยุดหรือความขัดข้องที่ชัดเจน แนวทางนี้ช่วยป้องกันไม่ให้เอาต์พุตยังคงทำงานเพียงเพราะพลาดเงื่อนไขการเปลี่ยนสถานะ

STL และ RET ของ Mitsubishi ใช้จัดระเบียบสถานะอย่างไร

ในการเขียนโปรแกรม Step Ladder ของ Mitsubishi รีเลย์สถานะใช้ระบุขั้นตอนต่าง ๆ ของลำดับการทำงาน คำสั่ง STL จะเริ่มตรรกะที่เกี่ยวข้องกับสถานะที่กำลังทำงานอยู่ ส่วน RET จะระบุจุดสิ้นสุดของบล็อก Step Ladder และส่งคืนการทำงานของโปรแกรมไปยังการประมวลผล Ladder ปกติ พฤติกรรมที่แน่นอน ช่วงอุปกรณ์สถานะที่ใช้งานได้ กฎของสถานะเริ่มต้น และรูปแบบไวยากรณ์ของการเปลี่ยนสถานะ ขึ้นอยู่กับตระกูล PLC ที่ใช้ ควรถือว่า คู่มือการเขียนโปรแกรม Mitsubishi FX เป็นเอกสารอ้างอิงหลัก

สถานะที่ทำงานอยู่จะประมวลผลตรรกะที่เกี่ยวข้อง ขณะที่ส่วนของสถานะที่ไม่ทำงานจะถูกข้ามตามกฎของแพลตฟอร์ม โครงสร้างนี้ช่วยสร้างรูปแบบการวินิจฉัยที่มีประโยชน์ ช่างเทคนิคสามารถดูได้ว่าสถานะใดกำลังทำงาน การเปลี่ยนสถานะใดกำลังรอ และอินพุตใดขัดขวางความคืบหน้า นอกจากนี้ยังลดความจำเป็นในการใช้แลตช์ที่เชื่อมโยงไขว้กันจำนวนมาก

ลำดับการทำงานที่ใช้อินเตอร์ล็อกแบบเดิมอาจทำงานได้ แต่เมื่อเพิ่มสถานะมากขึ้น การติดตามการเปลี่ยนสถานะจะทำได้ยากขึ้น

สร้างแบบจำลองสถานะ

สถานะว่างและการเริ่มรอบการทำงาน

สถานะว่างจะยืนยันว่าเลือกโหมดอัตโนมัติแล้ว ไม่มีความขัดข้องที่กำลังทำงานอยู่ กระบอกสูบอยู่ในตำแหน่งเริ่มต้นที่ทราบแน่ชัด และวงจรหยุดอนุญาตให้ทำงาน ปุ่มเริ่มควรทำหน้าที่ร้องขอให้เริ่มรอบการทำงาน ไม่ควรใช้เพื่อข้ามฟังก์ชันความปลอดภัย เมื่อเงื่อนไขตรวจพบชิ้นงานเป็นจริง การเปลี่ยนสถานะจะเปิดใช้งานสถานะลำเลียง

ลำเลียง

เอาต์พุตสายพานลำเลียงจะได้รับอนุญาตเฉพาะในสถานะลำเลียง และเฉพาะขณะที่เงื่อนไขอนุญาตที่เกี่ยวข้องทั้งหมดยังคงเป็นจริง เซนเซอร์ปลายทางจะทำให้สถานะสิ้นสุดลง ควรเพิ่มตัวจับเวลาการเคลื่อนที่เพื่อป้องกันไม่ให้ชิ้นงานที่หายไป เซนเซอร์ขัดข้อง สายพานลื่น หรือการติดขัด ทำให้มอเตอร์ทำงานต่อเนื่องไม่สิ้นสุด เมื่อหมดเวลา ควรเปลี่ยนลำดับการทำงานไปยังสถานะขัดข้องที่กำหนดไว้ และบันทึกสัญญาณเตือนที่มีประโยชน์

เริ่มต้นสถานะแรกเฉพาะเมื่อเครื่องจักรอยู่ในสภาวะที่ทราบแน่ชัด

การดันและการถอยกลับ

เมื่อเซนเซอร์ปลายทางมีสถานะคงที่ สายพานลำเลียงจะหยุดก่อนเปิดใช้งานตัวดัน สถานะดันจะจ่ายไฟให้เอาต์พุตวาล์วและรอการยืนยันว่ากระบอกสูบยืดออกแล้ว สถานะถอยกลับจะแยกคำสั่งวาล์วออกหรือสั่งกลับทิศทางตามที่วงจรนิวแมติกกำหนด จากนั้นจะรอเซนเซอร์ตำแหน่งเริ่มต้น ควรแยกการยืดและการถอยกลับเป็นคนละสถานะเมื่อการเคลื่อนที่แต่ละทิศทางต้องมีการหมดเวลาและข้อความแจ้งความขัดข้องของตนเอง

การเปลี่ยนสถานะควรอธิบายการเสร็จสิ้นของกระบวนการที่ผ่านการยืนยันแล้ว ไม่ใช่เพียงเวลาที่ผ่านไป

กลับสู่สถานะพร้อม

หลังจากยืนยันเซนเซอร์ตำแหน่งเริ่มต้นแล้ว โปรแกรมจะกลับไปยังสถานะรอเพื่อรอชิ้นงานถัดไป อย่าใช้ตัวจับเวลาสั้น ๆ เป็นหลักฐานเพียงอย่างเดียวว่ากระบอกสูบถอยกลับแล้ว ตัวจับเวลามีประโยชน์ในการตรวจจับความขัดข้อง แต่ข้อมูลป้อนกลับทางกายภาพเป็นหลักฐานตำแหน่งของเครื่องจักรที่น่าเชื่อถือกว่า

วาง RET ตามคู่มือการเขียนโปรแกรม และตรวจสอบทุกเส้นทางที่เข้าสู่และออกจากบล็อก Step

ออกแบบพฤติกรรมเมื่อหยุด ขัดข้อง และเริ่มทำงานใหม่

โครงสร้างลำดับการทำงานไม่ได้ทำให้เครื่องจักรปลอดภัยโดยตัวมันเอง การหยุดฉุกเฉิน ฟังก์ชันป้องกันจากฝาครอบ และการแยกพลังงานอันตราย ต้องใช้สถาปัตยกรรมความปลอดภัยที่เหมาะสมซึ่งอยู่นอกตรรกะลำดับการทำงานทั่วไป PLC มาตรฐานสามารถประสานการหยุดแบบควบคุมและการวินิจฉัยได้ แต่ต้องไม่ถือว่าเป็นฟังก์ชันป้องกันที่ผ่านการรับรองด้านความปลอดภัย เว้นแต่ทั้งระบบจะได้รับการออกแบบและตรวจสอบยืนยันตามวัตถุประสงค์ดังกล่าว

กำหนดให้ชัดเจนว่าจะเกิดอะไรขึ้นหลังไฟฟ้าดับ CPU รีสตาร์ต เปลี่ยนโหมด หรือการเคลื่อนที่ถูกขัดจังหวะ การกลับไปทำงานต่อจากสถานะเดิมโดยอัตโนมัติอาจเป็นอันตรายเมื่อไม่ทราบตำแหน่งทางกายภาพของเครื่องจักร รูปแบบทางวิศวกรรมที่ปลอดภัยกว่าคือเข้าสู่สถานะกู้คืน ตรวจสอบอินพุต ขอการตัดสินใจจากผู้ปฏิบัติงานเมื่อจำเป็น และเคลื่อนตัวขับผ่านลำดับการกู้คืนที่จัดทำเป็นเอกสาร

ความขัดข้องที่ค้างอยู่ควรระบุสถานะ อินพุตที่คาดหวัง อินพุตจริง และการหมดเวลา ตัวอย่างเช่น “ไม่ยืนยันการยืดตัวดันในสถานะดัน” มีประโยชน์มากกว่า “ลำดับการทำงานขัดข้อง” ควรแสดงสถานะปัจจุบันและเงื่อนไขการเปลี่ยนสถานะบน HMI เพื่อให้ฝ่ายบำรุงรักษาวินิจฉัยกระบวนการได้โดยไม่ต้องบังคับอินพุต

รายการตรวจสอบก่อนนำไปใช้งาน

ทดสอบทีละสถานะโดยควบคุมการเคลื่อนที่ที่เป็นอันตราย ตรวจสอบขั้วอินพุต การแมปเอาต์พุต ทิศทางการทำงานของตัวขับ ตำแหน่งเซนเซอร์ และหน่วยของตัวจับเวลา จากนั้นใช้โหมดทีละขั้นเพื่อติดตามการเปลี่ยนสถานะปกติทุกจุด ทำการทดสอบซ้ำโดยไม่ให้เซนเซอร์แต่ละตัวส่งสัญญาณ เพื่อยืนยันการหมดเวลาและสัญญาณเตือน ทดสอบคำสั่งหยุดในทุกสถานะ ตามด้วยขั้นตอนการเริ่มทำงานใหม่ที่ได้รับอนุมัติ

ใช้แผนภาพสถานะ รายการ I/O และเมทริกซ์การเปลี่ยนสถานะเป็นเอกสารที่มีการควบคุม การแก้ไขโปรแกรมขณะออนไลน์ควรตามด้วยการทบทวนการเปลี่ยนสถานะทั้งหมด เพราะการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยอาจทำให้เกิดสถานะที่ไม่สามารถเข้าถึงได้หรือเส้นทางที่ไม่ตั้งใจ สำรองโปรแกรม PLC ที่ผ่านการตรวจสอบแล้ว และบันทึกชนิดของ CPU กับเวอร์ชันซอฟต์แวร์ไว้

เมื่อใดจึงควรเลือกใช้ STL

STL/RET เหมาะสำหรับเครื่องจักรที่มีลำดับการทำงานค่อนข้างเป็นเส้นตรง พร้อมสถานะและการเปลี่ยนสถานะที่ชัดเจน Ladder แบบเดิมอาจเรียบง่ายกว่าเมื่อมีการทำงานอิสระเพียงไม่กี่รายการ ส่วนแนวทาง Function Block หรือเครื่องสถานะแบบมีโครงสร้างอาจเหมาะกว่าเมื่อแพลตฟอร์มคอนโทรลเลอร์ มาตรฐานของทีม หรือสถาปัตยกรรมอุปกรณ์แบบโมดูลาร์สนับสนุนโค้ดที่นำกลับมาใช้ซ้ำได้

ปัจจัยชี้ขาดคือความสามารถในการบำรุงรักษา วิศวกรควรระบุสถานะที่กำลังทำงาน เข้าใจเหตุผลที่สถานะนั้นทำงาน คาดการณ์การเปลี่ยนสถานะถัดไป และกู้คืนระบบได้โดยไม่ต้องปิดการป้องกัน สำหรับฮาร์ดแวร์คอนโทรลเลอร์ที่เกี่ยวข้อง โปรดดู คอลเลกชัน PLC และดูคำแนะนำเพิ่มเติมในการนำไปใช้งานได้ที่ คลังความรู้