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¿Qué es el sistema de control de operación secuencial?
El sistema de control ejecución a ejecución sabe literalmente que el proceso de producción se lleva a cabo en lotes, y el nombre en inglés es Batch Control System. El chino también se traduce en consecuencia. Las principales industrias de aplicación son la industria farmacéutica, alimentos y bebidas, química fina y recubrimientos. Creo que todos han tenido la experiencia de comprar bebidas o medicamentos, por lo que además de la fecha de producción y la fecha de vencimiento, estos productos también mostrarán el número de lote, o número de lote, es decir, el lote de producción. Si hay problemas de calidad, también facilita la trazabilidad del producto y la trazabilidad de la materia prima. El número de lote suele expresarse en inglés como lotNo. O Lotno...
Coge las Coca-Colas que todo el mundo quiere tomar de vez en cuando, como la Coca-Cola original, la Coca-Cola sin calorías, la Coca-Cola con sabor a manzana y la Coca-Cola de café que acabo de probar hace poco. Se puede decir que es diverso. Entonces, para cada tipo de cola, los ingredientes son diferentes. La cola con sabor a café requiere una cierta proporción de café, pero otras colas no. Sin embargo, hay muchos sabores de materias primas como agua, dióxido de carbono, azúcar, etc., pero los diferentes tipos de cola tienen diferentes proporciones de materias primas. Así que aquí está la fórmula. Los diferentes tipos de productos utilizan diferentes formulaciones. La fórmula del mismo producto se produce en un lote cada vez y tendrá un número de lote.
Entonces, el sistema de control implementado para lograr este tipo de producción en masa es el sistema de control lote a lote.
Con el progreso de la sociedad, la demanda de nuevos productos por parte de las personas cambia muy rápidamente, especialmente ahora que todos buscan la individualidad y quieren tener sus propios productos personalizados únicos. Por lo tanto, la producción en masa cambia gradualmente de grandes lotes con una pequeña variedad a pequeños lotes con una gran variedad.
En la producción en masa, ante procesos complejos, una gran variedad de materias primas y una gran variedad de productos, aparecerán una gran cantidad de recetas, que requieren una creación, actualización y mantenimiento constante. Al mismo tiempo, también existen requisitos de trazabilidad de materias primas, trazabilidad de productos, informes de producción de lotes, etc. Si todavía se utiliza el control PLC tradicional, obviamente no podrá satisfacer esta demanda cambiante. En este momento, se necesita un sistema de control que funcione.
02 Estándar del sistema de control de operación continua
Ya en 1995, el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares emitió un estándar por lotes para el control paso a paso: ANSI/ISA-88. Esto es lo que la gente suele llamar el estándar S88.
El estándar define varios modelos estándar, como se muestra a continuación:
Modelo físico
El modelo físico define varios niveles, como se muestra en la figura anterior, El específico La descripción es la siguiente:
Capa empresarial empresarial-empresa comercial.
Nivel de fábrica del sitio: una empresa puede tener una o más fábricas.
Nivel de área: una fábrica puede tener múltiples áreas de producción.
Estos tres niveles no se consideran para el control ejecución por ejecución, pero se enumeran para completar el modelo físico. La ejecución del sistema de control lote por lote involucra a toda la jerarquía de la región.
Nivel de taller unitario: un área de producción puede tener varios talleres.
Unidad unitaria: puede haber una o más unidades de producción en el taller. Por ejemplo, un cilindro de producción se puede utilizar como una unidad. Varias unidades en el taller pueden tener relaciones ascendentes, descendentes o paralelas.
Módulo de equipo, denominado módulo EM. Un tanque de producción unitaria puede contener uno o más módulos EM, e incluso los módulos EM pueden contener módulos EM. El módulo EM también se denomina módulo de proceso, lo que equivale a ejecutar una acción de proceso.
Módulo de control Módulo de control: denominado módulo CM, el módulo de control es la unidad de control más básica. Por ejemplo, una válvula, una bomba, un instrumento y una unidad de pesaje pueden denominarse módulos de control. Al mismo tiempo, un CM también puede contener otros módulos de control CM.
Se vuelve a explicar el módulo del dispositivo EM. Por ejemplo, el tanque de producción de una unidad tiene múltiples acciones de proceso, incluida la adición de agua, la adición de azúcar, el sabor, la agitación y la inspección de calidad de control de calidad. La descarga es toda una acción de proceso, por lo que cada tipo de acción de proceso se puede utilizar como un módulo de equipo EM. Si se agrega un cierto peso de agua, se puede utilizar como módulo EM del equipo. El equipo de control a controlar incluye la válvula de entrada de agua del tanque de producción CM, la bomba de salida de agua CM, el CM de pesaje y otros CM.
De esta manera, no se trata sólo de un determinado equipo, sino que según los requisitos del proceso, las válvulas y bombas correspondientes se abren en ciertos pasos y si el peso alcanza el objetivo, el error El valor y si el error está dentro del rango permitido, todo debe calcularse después de la suma. Este es un módulo de equipo EM.
¿Control del programa? Modelo de control del programa
El módulo de control del programa de control de procesos es un módulo de control orientado al módulo de control de equipos, es decir, un modelo de control orientado al módulo de acción del proceso. El modelo es el siguiente:
El modelo del módulo del programa contiene cuatro partes:
Programa general: fabricar coque es un programa general.
Programa unitario Programa unitario: un programa unitario es un programa que completa una parte del producto completo.
Operación Operación - Puede haber una o más operaciones en un programa unitario.
Fase Fase: Es posible que se requieran una o más acciones de proceso dentro de cada operación.
Tipos de fórmulas
Las fórmulas se dividen principalmente en cuatro categorías:
Fórmulas generales, fórmulas a nivel empresarial, sin información específica del equipo, solo identificando de qué producto se trata. .
Receta de fábrica del sitio, receta de producto de una fábrica específica.
La receta maestra es la receta que identificará el dispositivo real al que se llama.
Configuración del control de recetas. La receta copiada de la receta maestra y realmente ejecutada es la configuración de control.
Receta maestra
En las aplicaciones reales de fábrica, la receta maestra es la más editada y modificada. Cada receta maestra incluye los siguientes aspectos:
¿Programa de receta? Información sobre la receta maestra: cada producto contiene una receta maestra.
Programa de unidades de recetas Receta unitaria: cada receta maestra puede contener varias recetas unitarias.
¿Receta? Procedimientos: cada unidad puede contener uno o más procedimientos.
Fase de unidad de fase de receta: cada receta de operación puede contener múltiples fases.
Después de todo, la imagen a continuación debe considerarse como la esencia del S88, desde el módulo de artesanía a la izquierda hasta el modelo de receta, y finalmente realizado a través del modelo físico.
El modelo físico se comunica con el sistema PLC para completar el control del modelo del equipo final. Por tanto, las unidades de control más básicas en los modelos PLC y de control paso a paso son los módulos de fase y equipo en los correspondientes modelos físicos.
03 Estándar de control de operación continua
Comparado con el modelo físico en el estándar MES
MES es la abreviatura de Manufacturing Execution System. Comparado con el tema de este artículo, MES está un poco sesgado, pero también está relacionado, por lo que lo reunimos para profundizar y consolidar el conocimiento del modelo S88. El sistema MES implementa el estándar ANSI/ISA 95. También definió muchos modelos en él. Aquí, a modo de explicación, solo se muestra el modelo físico relacionado con el control de operación secuencial S88.
Como se puede ver en la figura anterior, el estándar S88 para control de operación secuencial solo define un modelo de control de operación secuencial, mientras que el estándar S95 define todos los tipos de control excepto el control de operación secuencial, y existen otros controles continuos. y control discreto.
La segunda capa aquí puede entenderse como la capa de monitoreo SCADA, la primera capa es la capa del sistema de control PLC y la capa 0 es la capa de equipo de campo específico.
El estándar ISA95 define principalmente las operaciones de producción en la tercera capa; el modelo de control no se describirá demasiado si no tiene nada que ver con el tema de este artículo. Publica una foto. Si está interesado, puede echar un vistazo e investigar usted mismo.
Al mismo tiempo, la interfaz entre la cuarta capa ERP y la tercera capa MES se define en el último capítulo.
El diagrama del modelo físico y la relación correspondiente en S88 son los siguientes.
La capa empresarial, la capa de fábrica del sitio y la capa regional en S88 corresponden al modelo de cuarta capa en el estándar S95.
La capa regional, la capa de taller y la capa de unidad en S88 corresponden a la ejecución del proceso y la tercera capa de la capa de operación en S95;
El módulo de equipo y el módulo de control en S88 todavía están en S95 Tier 2 y Tier 1 de serie.
04 Introducción a la aplicación práctica de S88
Se puede ver en el modelo definido en el estándar S88 que Phase, como modelo básico, es el más importante entre los flujos de control de programas. , tipos de fórmulas y modelos de dispositivos físicos, los módulos más básicos, varios de los cuales están conectados en serie a través de Phase.
Tomemos como ejemplo la producción de base para ollas calientes, utilizando el software FactoryTalk Batch de Rockwell, un proveedor líder de soluciones de control ejecución por ejecución.
Editor de equipos de procesamiento por lotes Editor de equipos
En primer lugar, hay un editor de equipos en FT Batch, que puede editar el taller de área y celda correspondiente al modelo físico en S88.
Al mismo tiempo, los talleres se pueden realizar clase por clase. Por ejemplo, cree una clase de taller para los ingredientes base de olla caliente y luego cree un área 1 de ingredientes de olla caliente.
Haga clic en la flecha en el siguiente nivel para ingresar a la edición de la unidad Unidad Aquí, se crea una clase de unidad Guo Guo, y luego la instancia de la derecha toma un bocado de guo1 y guo2. Si tienes varias macetas, puedes hacer varias más, lo cual es muy conveniente.
La unidad del siguiente nivel es el módulo de control de equipos EM, que es la etapa correspondiente al modelo de fórmula y al modelo de flujo del programa. También se puede crear una etapa como una clase y luego se puede crear una instancia de la etapa correspondiente directamente en diferentes unidades.
Como se muestra arriba, los módulos electromagnéticos que pueden estar involucrados en la producción de la base de olla caliente son los siguientes
Etapa de agitación con los pies
Fase de adición de aceite de oliva
Fase de aguacate más mantequilla
Fase de agua
Fase de calentamiento y conservación del calor
Fase de adición manual de sabor
Fase de inspección de calidad de control de calidad
Etapa de descarga y descarga
Qingxi finalmente quedó limpio.
Abra cualquier módulo EM, como Agregar agua 1, y podrá ver que cada módulo EM contendrá todos los parámetros y atributos de informe de esta etapa.
Por ejemplo, SP_WEIGHT es el peso agregado establecido, ACT_WEIGHT es el peso agregado real después de la adición, DIFF_PERCENT es el porcentaje de error agregado y otros parámetros. Al mismo tiempo, estos parámetros se crean automáticamente en el programa. Todo lo que el ingeniero debe hacer es operar un botón de sincronización.
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La operación de sincronización entre el programa y el editor de dispositivos por lotes es la siguiente, y luego puede elegir actualizar el programa o actualizar el editor de dispositivos.
La comunicación entre el software de procesamiento por lotes y el PLC no es solo comunicación CIP directamente con el PLC de la serie AB, sino también comunicación OPC con otros PLC.
Al mismo tiempo, se puede acceder rápidamente a la interfaz del editor de recetas a través del editor de equipos, que se presenta en la siguiente sección.
Editor de recetas por lotes Editor de recetas
El editor de recetas por lotes de Factory Talk Batch Recipe se puede utilizar para crear recetas. La estructura de la receta aquí es la misma que en S88. La receta maestra se define aquí, y luego la receta maestra contiene una o más recetas unitarias, y la receta unitaria contiene la receta de operación y la receta del programa de operación. Finalmente, el plan operativo contendrá múltiples bloques de fases. Es la misma clase definida previamente en el editor de equipos, como agua - agregar fase agua, mantequilla - agregar fase mantequilla, etc.
En el editor de recetas, no sólo es posible la ejecución secuencial, sino también la ejecución paralela y de selección condicional.
La información del encabezado de la receta maestra se utiliza para definir el nombre y la descripción del producto, así como otra información descriptiva.
FactoryTalk Batch View
El software FT Batch View puede monitorear la creación de producción por lotes, controlar y monitorear el estado de producción de lotes.
Puedes crear producción por lotes a través del signo + a la derecha, luego seleccionar la fórmula específica y hacer clic en Aceptar.
Como se muestra en la imagen a continuación, la producción por lotes de Bian Taila_20200829 se creó utilizando la fórmula de Bian Taila, y se seleccionó la olla número 1 de Guo 1 para la producción. El tamaño del lote es del 100%.
Se pueden seleccionar lotes específicos para control y seguimiento de lotes. El monitoreo se puede realizar en base a SFC o tablas.
Interfaz de operación por lotes y otras interfaces de control.
También puede admitir el control manual de etapas y ver información de estado.
A través de este software, no solo puede leer esta información, sino también información de registro, información de avisos no confirmados, información de firma, información de alarma, etc.
Estas funciones del software FactoryTalk Batch View mencionado anteriormente pueden integrarse en la computadora host SCADA y visualizarse y controlarse mediante controles ActiveX. Por ejemplo, la interfaz que se muestra en el software SCADA de Rockwell es la siguiente:
Otros servicios para FT Batch
Administrador de servicios por lotes El Administrador de servicios por lotes controla el servidor por lotes, inicia, detiene o suspende servidores de recogida de datos y servidores de redes de procesos electrónicos.
El software de edición de lotes FT proporciona gestión de materias primas y tanques de almacenamiento, lo que facilita la trazabilidad de las materias primas en la etapa posterior.
Los servicios de informes proporcionados por FT Batch se pueden utilizar para servicios de informes predefinidos, como análisis de producción por lotes, estadísticas de producción por lotes, detalles de producción por lotes, análisis de uso de materias primas y trazabilidad hacia adelante y hacia atrás.
BatchSystemStatus es un software de valor agregado de costo cero que puede transferir información de lotes de software por lotes al PLC para su almacenamiento, procesamiento y uso.
05 Implementación de S88 en el programa
Después de editar y sincronizar en el editor de dispositivos, todas las fases del dispositivo en el editor de dispositivos se sincronizarán con el programa en lotes. El procesamiento posterior a la sincronización se coloca en tareas programadas, como se muestra a continuación:
Haga clic aquí para agregar un título de imagen.
Como se puede ver en la figura, cada etapa del software de procesamiento por lotes tiene un bloque de etapa correspondiente en el programa, y se colocan diferentes unidades en diferentes tareas para facilitar la depuración y el mantenimiento.
Utilice agua 1 para abrir el bloque y ver sus atributos, como el ID del dispositivo: 6, que también corresponde al software de administración de dispositivos por lotes.
Las etiquetas de shui1 en el programa también corresponden a las etiquetas en el software de procesamiento por lotes, como se muestra en la siguiente figura:
En el programa, cada etapa corresponde a un módulo de dispositivo Luego, cada módulo de equipo controla uno o más módulos de control según los requisitos del proceso. El módulo de control controla el encendido, apagado o arranque y parada de equipos específicos.
Modelo de máquina de estado de 6 etapas
Creo que los lectores pueden ver que hay muchos segmentos de programa en el programa de la etapa SHUI1, que incluyen ejecutar, abortar, suspender, etc., que también están incluidos. en el modelo de máquina de estados definidos estándar S88. Al integrar la función de monitor de fase del dispositivo directamente en el software Studio/RSLogix 5000, puede ver directamente el estado actual de la fase. También puede obtener control manual sobre la ejecución de la Fase.
Según la fase monitoreada por la máquina de estado en la figura anterior y el estándar S88:
El estado inicial del bloque de proceso de control de fase es inactivo.
Cuando hay un comando de inicio en estado inactivo, irá a la sección del programa en ejecución, que es un estado de ejecución intermedio.
Ningún otro comando se ejecutará automáticamente hasta su finalización.
Durante la ejecución del programa en ejecución, si hay un comando de pausa en espera, saltará al segmento del programa en espera, que también se encuentra en un estado intermedio. Una vez completada la retención, saltará al estado de retención.
Después de mantener presionado, el comando de reinicio se puede usar para ejecutar la sección del programa reiniciado y luego continuar regresando a la sección del programa en ejecución una vez completada la recuperación.
Durante la ejecución del programa reiniciado, también puede ejecutar el comando Mantener pausa para continuar saltando al programa suspendido y eventualmente regresar al estado suspendido.
Si hay un comando de parada y finalización mientras el programa se está ejecutando o en pausa, saltará al bloque de parada para detener el programa y luego cambiará al estado de parada después de detenerlo.
Si hay un comando de cancelación mientras el programa se está ejecutando o en pausa, saltará a la sección del programa de cancelación para ejecutar el programa de cancelación y cambiará al estado de cancelación una vez que se complete la cancelación.
Ya sea que esté en el estado de finalización, estado de parada o estado abortado, debe ejecutar el segmento de reinicio del programa mediante el comando Restablecer y volver al estado inactivo después de la ejecución.
Durante la ejecución del segmento del programa en ejecución, también puede ejecutar el comando de pausa para pausar durante el proceso de ejecución. Finalmente, estará en un estado de pausa y luego podrá usar el comando Reanudar para continuar. volviendo a la ejecución del programa en ejecución.
La tabla de matrices cruzadas del modelo de máquina de estados de la etapa también puede hacer referencia directamente a la tabla correspondiente en S88, de la siguiente manera:
07 Resumen
Después de nuestro análisis específico , debemos tener una comprensión general de los sistemas de control ejecución por ejecución. Si todavía estás interesado, puedes dejar un mensaje en el fondo de WeChat para continuar la comunicación.