Kết nối GX Simulator với Factory I/O thông qua OPC

Vận hành thử ảo trở nên hữu ích khi cảnh mô phỏng hoạt động giống như một máy được điều khiển thay vì một đoạn hoạt ảnh rời rạc. Đối với một dự án PLC Mitsubishi, điều đó đòi hỏi đường truyền dữ liệu có thể truy vết từ trình mô phỏng kỹ thuật GX, qua một máy chủ OPC tương thích, đến các thẻ Factory I/O.

Mục tiêu không chỉ là làm cho băng tải chuyển động. Một thiết lập hữu ích phải chứng minh được quyền sở hữu địa chỉ, hướng tín hiệu, hành vi trình tự, các liên động, thời gian, phản ứng khi mất liên lạc và logic khởi động lại trước khi có I/O vật lý.

Một băng tải ảo nhỏ có thể phát hiện lỗi ánh xạ, thời gian và khôi phục trước khi chúng xuất hiện trên tủ điều khiển thực.

Xác nhận khả năng tương thích của phần mềm trước khi ánh xạ thẻ

“GX Simulator” có thể đề cập đến các chức năng mô phỏng thuộc những thế hệ GX Works và dòng CPU MELSEC khác nhau. Các sản phẩm OPC cũng khác nhau về phiên bản và về việc cung cấp OPC DA hay OPC UA. Factory I/O có các lựa chọn trình điều khiển có thể không hỗ trợ mọi tổ hợp theo cùng một cách.

Hãy ghi lại chính xác dòng PLC, phiên bản GX Works, thành phần mô phỏng, sản phẩm và phiên bản máy chủ OPC, loại giao diện và phiên bản Factory I/O. Sau đó xác minh rằng máy chủ OPC có thể kết nối với CPU mô phỏng đó. Đừng cho rằng phương thức kết nối hoạt động với mô-đun Ethernet vật lý sẽ tự động hoạt động với trình mô phỏng phần mềm.

Mitsubishi mô tả MX OPC là phần mềm cung cấp dữ liệu bộ điều khiển lập trình MELSEC thông qua OPC. Phần cứng MELSEC iQ-R đời mới cũng có thể sử dụng mô-đun máy chủ OPC UA tích hợp, nhưng kiến trúc đó khác với máy chủ chạy trên PC kết nối với một bộ điều khiển mô phỏng. Hãy phân biệt rõ các đường truyền này trong ghi chú thiết kế và xử lý sự cố.

Viết hợp đồng dữ liệu trước khi cấu hình phần mềm

Hãy tạo danh sách I/O với một dòng cho mỗi tín hiệu. Bao gồm thẻ Factory I/O, địa chỉ thiết bị Mitsubishi, kiểu dữ liệu, hướng, ý nghĩa kỹ thuật, trạng thái mặc định, trạng thái an toàn, yêu cầu cập nhật và bên sở hữu. Thông thường, mô phỏng phải sở hữu trạng thái đầu vào hiện trường, còn logic PLC sở hữu các lệnh cơ cấu chấp hành.

Quy tắc sở hữu này ngăn hai ứng dụng cùng ghi vào một điểm. Một cảm biến quang mô phỏng có thể ghi vào thiết bị đầu vào PLC, trong khi PLC ghi lệnh động cơ để Factory I/O đọc. Nếu cả hai phía cùng ghi một thẻ, màn hình có thể nhấp nháy hoặc hiển thị ngẫu nhiên dù từng kết nối riêng lẻ đều đang hoạt động về mặt kỹ thuật.

Các thiết bị bit, word, số nguyên có dấu, giá trị dấu phẩy động và mảng cần được xử lý kiểu dữ liệu một cách rõ ràng. Một máy khách OPC có thể hiển thị giá trị thành công trong khi Factory I/O diễn giải sai kiểu hoặc thứ tự bit. Hãy bắt đầu với một điểm Boolean và một word có các giá trị thay đổi dễ nhận biết. Chỉ mở rộng sau khi đã xác minh hướng và tỷ lệ.

Xây dựng và kiểm thử kết nối theo từng lớp

Trước tiên, hãy tạo một chương trình PLC tối giản và chạy chương trình đó trong trình mô phỏng GX được hỗ trợ. Ép hoặc chuyển trạng thái một thiết bị nội bộ đã biết, rồi xác nhận rằng trình giám sát ladder hiển thị đúng trạng thái mong đợi. Việc này xác nhận chương trình, CPU được chọn và trình mô phỏng đang hoạt động.

Tiếp theo, cấu hình máy chủ OPC cho bộ điều khiển mô phỏng đó. Chỉ tạo một vài thẻ kiểm thử. Sử dụng chính máy khách hoặc chế độ chẩn đoán của máy chủ để xác nhận chất lượng, dấu thời gian, giá trị và khả năng ghi. Giá trị được đánh dấu là “bad” hoặc “uncertain” phải được xử lý ở lớp này trước khi mở Factory I/O.

Thứ ba, cấu hình máy khách OPC của Factory I/O và duyệt hoặc nhập các thẻ đã được xác nhận. Ánh xạ một cảm biến mô phỏng và một lệnh cơ cấu chấp hành. Xác nhận độc lập cả hai hướng: thay đổi đầu vào cảnh và quan sát bộ nhớ PLC, sau đó thay đổi đầu ra PLC và quan sát cảnh.

Phương pháp theo từng lớp này giúp phân tách lỗi. Nếu bộ nhớ GX không thay đổi, vấn đề nằm ở mô phỏng PLC. Nếu GX thay đổi nhưng máy khách OPC không thay đổi, hãy kiểm tra cấu hình máy chủ và địa chỉ thiết bị. Nếu máy chủ OPC hoạt động bình thường nhưng Factory I/O đứng yên, hãy kiểm tra kết nối máy khách, tên mục, quyền truy cập và ánh xạ thẻ.

Việc xác minh theo từng lớp giúp cô lập các lỗi cấu hình PLC, máy chủ OPC và Factory I/O.

Tính đến thời gian giữa ba hệ thống độc lập

Chu kỳ quét PLC, quá trình thăm dò của máy chủ OPC, đăng ký máy khách và cập nhật vật lý của Factory I/O không diễn ra cùng một thời điểm. Một xung cảm biến ngắn hơn tổng khoảng thời gian lấy mẫu có thể biến mất trước khi PLC quan sát được. Tải mạng hoặc tải PC có thể gây dao động thời gian ngay cả trên máy trạm cục bộ.

Các sự kiện quan trọng phải được thiết kế để duy trì đủ lâu cho quá trình lấy mẫu. Một thiết bị mô phỏng có thể giữ trạng thái cho đến khi được xác nhận, hoặc logic PLC có thể chốt một chuyển tiếp đã phát hiện cho đến khi trình tự sử dụng nó. Kéo dài mọi xung để thuận tiện trình diễn có thể che giấu lỗi xử lý sườn. Hãy điều chỉnh hành vi kiểm thử theo cảm biến vật lý và tốc độ sản xuất dự kiến.

Hãy đo độ trễ hiệu dụng từ đầu đến cuối thay vì cho rằng tốc độ cập nhật OPC được cấu hình chính là toàn bộ độ trễ. Khi thời gian ảnh hưởng đến trình tự, hãy ghi lại chuyển tiếp của cảnh, dấu thời gian OPC, thời điểm PLC nhận biết, quyết định đầu ra và hành động tương ứng của cảnh.

Lập kế hoạch cho OPC DA và các hạn chế của máy trạm

OPC DA cổ điển sử dụng công nghệ COM của Microsoft. Khi tất cả ứng dụng chạy dưới cùng một tài khoản Windows trên một máy tính, việc thiết lập thường đơn giản hơn. Cấu hình phân tán phát sinh các vấn đề về danh tính DCOM, quyền hạn, tường lửa và tài khoản dịch vụ. Một kết nối hoạt động khi chạy tương tác có thể thất bại sau khi khởi động lại nếu máy chủ OPC chạy dưới một tài khoản khác.

OPC UA sử dụng mô hình bảo mật khác với endpoint, chứng chỉ và chính sách. OPC UA loại bỏ DCOM nhưng vẫn yêu cầu thiết lập độ tin cậy chứng chỉ, quyền người dùng và mô hình dữ liệu tương thích. Hãy sử dụng giao diện thực sự được phần mềm đã chọn hỗ trợ thay vì coi DA và UA là các nhãn có thể thay thế cho nhau.

Cố ý kiểm thử các trạng thái lỗi và khởi động lại

Hãy ngắt kết nối máy khách OPC khi băng tải đang hoạt động. Dừng trình mô phỏng PLC. Khởi động lại máy chủ OPC. Mở lại Factory I/O khi các đầu ra trước đó đang bật. Máy không được tiếp tục chuyển động nguy hiểm chỉ vì các giá trị cũ xuất hiện lại hoặc máy khách kết nối lại.

Hãy xác định phản ứng đối với chất lượng dữ liệu xấu, mất liên lạc và các giá trị lúc khởi động. Tùy theo quy trình, lệnh có thể bị buộc tắt, được giữ nguyên hoặc được xử lý bằng cách dừng có kiểm soát. Đầu vào có thể cần một bit báo tình trạng liên lạc rõ ràng để PLC phân biệt trạng thái false thực sự với dữ liệu không khả dụng.

Đồng thời, hãy kiểm thử khởi động nguội, khởi động ấm, duy trì bộ đếm, sai lệch công thức, cảm biến bị chặn, sản phẩm đến đồng thời và đặt lại bởi người vận hành. Ghi lại trạng thái ban đầu của mọi thẻ có thể ghi và trình tự cần thiết để chuyển sang chế độ tự động.

Biến cell ảo thành một bộ kiểm thử

Hãy sử dụng các trường hợp nghiệm thu có thể lặp lại: không cơ cấu chấp hành nào hoạt động trước khi đủ điều kiện cho phép khởi động; mỗi sản phẩm được đếm một lần; dừng có kiểm soát tại mục tiêu; hết thời gian khi cảm biến bị chặn; phát lỗi khi mất liên lạc; và khôi phục dự đoán được sau khi kết nối lại. Biểu đồ xu hướng của thẻ và hồ sơ đạt/không đạt cung cấp bằng chứng chắc chắn hơn ảnh chụp màn hình của một cảnh đang chuyển động.

Các tùy chọn bộ điều khiển Mitsubishi có thể được xem trong bộ sưu tập Mitsubishi Electric, với phần cứng bộ điều khiển đa dạng hơn tại PLC & PAC Systems.

OPC chỉ là lớp truyền tải. Giá trị kỹ thuật xuất hiện khi cell ảo trở thành môi trường kiểm thử có thể lặp lại cho hành vi PLC, quyền sở hữu tín hiệu, các giả định về thời gian, phản ứng lỗi và logic khởi động lại sẽ được áp dụng cho máy thực.