Wenn Sie ein SPS-Programm entwickeln, müssen Sie sicherstellen, dass es ordnungsgemäß getestet und validiert wurde, bevor Sie es dem Kunden zeigen. Dies liegt daran, dass ein SPS-Programm aus vielen Teilen besteht, wie Logik, Konfiguration, Einstellungen usw.
Daher ist es notwendig, jedes einzelne Teil zu testen und zu validieren, unabhängig davon, welches Programm nicht funktioniert. Wenn es Fehler in der Konfiguration oder Logik gibt, wird das System vor Ort nicht funktionieren.
Um dies zu vermeiden, verbringen die meisten Programmierer Stunden damit, die SPS-Logik zu testen, und dies ist ein sehr wichtiger Schritt, den sie durchführen. In diesem Beitrag lernen wir den Test- und Validierungsprozess der SPS-Entwicklung kennen.
Testen und Validieren bei der SPS-Entwicklung
Einige der Punkte im Zusammenhang mit SPS-Tests und -Validierung sind unten aufgeführt.
- Versammeln Sie die Beteiligten zu einem ersten Meeting, um den Umfang, die Ziele und die Anforderungen des SPS-Projekts zu besprechen.
- Formulieren Sie die Ziele und Akzeptanzkriterien für Tests und Validierung.
- Weisen Sie Ressourcen zu, darunter Teammitglieder, Hardware und Softwaretools, die für den Test- und Validierungsprozess erforderlich sind.
- Bereiten Sie detaillierte funktionale Designspezifikationen (FDS) vor, die als Grundlage für die Entwicklung und Prüfung von SPS-Programmen dienen.
- Entwickeln Sie die anfänglichen Codeblöcke und Routinen auf der Grundlage der funktionalen Designspezifikationen.
- Schreiben Sie Testpläne speziell für Unit-Tests, in denen Sie angeben, was jede Einheit leisten soll und wie sie getestet werden soll.
- Führen Sie die Unit-Tests gemäß den Testplänen durch und zeichnen Sie die Ergebnisse für jede Funktion oder Routine auf.
- Erstellen Sie Testpläne für Integrationstests, in denen Sie darlegen, wie verschiedene Codeblöcke und Routinen kombiniert und als einzelne Einheit getestet werden.
- Führen Sie Integrationstests durch und validieren Sie die Funktionalität und Interoperabilität des gesamten Programms mit anderen Systemen.
- Entwickeln Sie das FAT-Protokoll und geben Sie die Kriterien an, die das System erfüllen muss, um als akzeptabel zu gelten.
- Führen Sie den FAT auf der Grundlage des FAT-Protokolls in einer simulierten Umgebung durch, um sicherzustellen, dass alle Anforderungen erfüllt sind.
- Entwerfen Sie detaillierte Validierungsprotokolle, die definieren, wie die Validierung durchgeführt wird, was überprüft wird und was akzeptable Ergebnisse darstellt.
- Überprüfen Sie die Validierungsprotokolle und holen Sie Genehmigungen von der Qualitätssicherung und anderen Beteiligten ein.
- Implementieren Sie die Validierungsprotokolle, dokumentieren Sie die Ergebnisse und identifizieren Sie etwaige Abweichungen oder Fehler.
- Erstellen Sie ein SAT-Protokoll, das sich auf die reale Umgebung konzentriert, in der das SPS-System betrieben wird.
- Führen Sie SAT durch, um zu überprüfen, ob das SPS-System in seiner vorgesehenen Betriebsumgebung zuverlässig funktioniert.
- Erstellen Sie eine umfassende Dokumentation der Test- und Validierungsaktivitäten, Ergebnisse und aller ergriffenen Korrekturmaßnahmen.
- Holen Sie die endgültige Genehmigung aller Beteiligten ein, um sicherzustellen, dass das SPS-System sowohl getestet als auch validiert wurde.
- Richten Sie Prozesse ein, um die Leistung des SPS-Systems zu überwachen, und planen Sie regelmäßige erneute Test- und Validierungsaktivitäten ein.
- Archivieren Sie alle SPS-Projektdokumentationen und -Codes und schließen Sie das Projekt offiziell ab.
Die obigen Schritte bieten eine einfache Anleitung zur Vorbereitung von Tests und Validierungen in einem neuen SPS-Entwicklungsprojekt.
Sehen wir uns nacheinander einige wichtige Schritte an, die für eine ordnungsgemäße Funktion bis zum Ende befolgt werden müssen.
IO-Mapping
SPS funktioniert entsprechend Eingängen und Ausgängen. Der allererste Schritt beim Testen des Programms ist also die Überprüfung des IO-Mappings in der SPS. Sie müssen entweder jeden digitalen Eingang in der Simulation erzwingen oder der SPS einen tatsächlichen Hardware-Eingang geben.
Wenn die Zuordnung nacheinander richtig ist, wird dies in Ihren Grafiken und Ihrem Programm widergespiegelt. Dadurch werden digitale Eingänge überprüft. Befolgen Sie denselben Vorgang für analoge Eingänge. Für analoge Eingänge müssen Sie jedoch mehrere Rohzählungen statt nur einer Zählung angeben.
Ein breiter Zählbereich gibt Ihnen eine gute Vorstellung davon, ob der Kanal ordnungsgemäß funktioniert oder nicht. Dann müssen Sie für digitale Ausgänge diese nacheinander erzwingen. Wenn die SPS-Ausgänge gemäß der Sequenz ein- und ausgeschaltet werden, ist Ihre DO-Zuordnung richtig.
Befolgen Sie denselben Vorgang für analoge Ausgänge und geben Sie einen breiten Bereich von Rohzählungen statt einer einzelnen Zählung an. Sie erhalten eine gute Vorstellung davon, ob der AO-Kanal ordnungsgemäß funktioniert oder nicht.
Überprüfen der Kommunikationsprotokolle
Nachdem die IOs im SPS-Programm überprüft wurden, besteht der nächste Schritt darin, Kommunikations- und Netzwerkadressen zu überprüfen. Angenommen, eine SPS hat einen Ethernet-Port und einen Modbus RTU-Port. Sie haben ein HMI an den Ethernet-Port und drei VFDs an den Modbus-Port angeschlossen. Der Modbus-Port wird zum Übertragen und Empfangen von Daten mit VFD verwendet, wie Strom, Frequenz, Spannung usw.
Diese Zuordnungen wurden von Ihnen in der SPS-Logik vorgenommen. Sie müssen zuerst den Ethernet-Port überprüfen, indem Sie testen, ob die IP pingt oder nicht und ob sie mit HMI kommuniziert oder nicht. Dann müssen Sie die Modbus-Kommunikation herstellen und überprüfen, ob die Daten ordnungsgemäß mit der SPS kommuniziert werden oder nicht.
Dadurch wird Ihr Hardwareteil vollständig gelöscht, da Sie nun Daten ordnungsgemäß an das Feld übermitteln können; entweder über Hard-IO oder Soft-IO. Diese beiden grundlegenden Schritte sind der erste Schritt Ihrer Validierung.
Manueller Modus
Einige Systeme haben einen manuellen Modus ohne kritische Verriegelungen und einige Systeme haben einen manuellen Modus mit kritischen Verriegelungen. Um den manuellen Modus zu überprüfen, müssen Sie jeden einzelnen Ausgang Schritt für Schritt einschalten und prüfen, ob der tatsächliche physische Ausgang eingeschaltet wird oder nicht.
In diesem ersten Schritt wird überprüft, ob der physische DO oder AO ordnungsgemäß mit den Tasten für den manuellen Modus verknüpft wurde oder nicht. Anschließend müssen Sie entsprechende Alarme generieren und prüfen, ob der Ausgang ausgeschaltet wird oder nicht.
Nur die verknüpften Ausgänge sollten ausgeschaltet werden. Die verbleibenden Ausgänge sollten nicht betroffen sein. Dadurch wird sichergestellt, dass alle Ausgänge ordnungsgemäß im Programm mit den richtigen Verriegelungen verknüpft wurden. Denn sobald der manuelle Modus gelöscht wurde, wird bestätigt, dass die physischen Ausgänge manuell eingeschaltet werden können und der Automatikmodus dann einfacher überprüft werden kann.
Die direkte Überprüfung der Automatikmoduslogik wird den Programmierer verwirren, welcher Ausgang ein- oder ausgeschaltet wird. Durch die Überprüfung des manuellen Modus wird sichergestellt, dass einzelne Ausgänge eingeschaltet sind oder nicht.
Automatikmodus
Der nächste große Schritt ist die Überprüfung des Automatikmodus. Der Automatikmodus wird als Überprüfungssequenz mit Verriegelungen geliefert. Jedes System erhält ein Steuerlogikdokument, das zeigt, wie die Sequenz mit den richtigen Verriegelungen und der Ausgabematrix funktioniert.
Der SPS-Programmierer muss sicherstellen, dass bei Ausführung einer Sequenz die entsprechenden Ausgänge entsprechend ein-/ausgeschaltet werden oder nicht. Außerdem: Läuft die Sequenz ordnungsgemäß mit Verriegelungen oder nicht?
Die Automatikmoduslogik muss bei der Erstellung hauptsächlich in vier Teile unterteilt werden:
- Einschalten der Ausgänge,
- Schreiben des Sequenzflusses,
- Verknüpfen von Verriegelungen und Alarmen und
- Anzeigen des aktuellen Betriebsstatus.
Diese Technik macht den Programmfluss sehr einfach anzusehen und Fehler zu beheben.
Man sollte versuchen, die ständige Verwendung von Set-Reset-Spulen und Kontaktplanlogik zu vermeiden. Kontaktplanlogik ist einfach zu verwenden, aber wenn sie in einer Online-Simulation ausgeführt wird, kostet die Fehlerbehebung Zeit.
Außerdem sind Set-Reset-Spulen schwierig zu handhaben, denn wenn eine Set-Spule einmal verwendet wird, muss darauf geachtet werden, sie irgendwo zurückzusetzen. Andernfalls bleibt das Bit gesetzt, wenn die Bedingung nicht richtig geschrieben ist.
Auf diese Weise haben wir den Test- und Validierungsprozess bei der SPS-Entwicklung gesehen.