ES2383981T3 - Aparato y procedimiento de escaneo lógico de mantenimiento y diagnóstico - Google Patents
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Abstract
Un controlador programable (10) adaptado para facilitar la depuración y la comprobación, comprendiendo el controlador programable: un programa lógico principal (20) que contiene instrucciones para controlar al menos un dispositivo (80); un programa lógico (30) de diagnóstico y mantenimiento que es una copia del programa lógico principal (20); y un conmutador (25) adaptado para activar el programa lógico principal (20) y el programa lógico (30) de diagnóstico y mantenimiento para seleccionar uno de entre el programa lógico principal (20) y el programa lógico (30) de diagnóstico y mantenimiento para enviar instrucciones al al menos un dispositivo (80); caracterizado porque el controlador programable (10) está adaptado para operar simultáneamente el programa lógico principal (20) y el programa lógico (30) de diagnóstico y mantenimiento para depurar el programa lógico principal.
Description
Aparato y procedimiento de escaneo lógico de mantenimiento y diagnóstico
Campo y Antecedentes de la Invención
La presente invención se refiere a controladores y sistemas programables. El documento EP-A-1 457 850 da a conocer un sistema de control que incluye un controlador programable con una unidad de CPU que efectúa operaciones cíclicas de procesos. El documento US-A-5 600 807 da a conocer un controlador programable con memorias plurales.
Los controladores lógicos programables (PLCs) y los controladores de automatización programables (PACs) contienen árboles lógicos complejos para controlar la operación de diversos sistemas de dispositivos para automatizar procesos. Los procesos son controlados por el controlador lógico programable que escanea un programa lógico contenido en el mismo. A medida que progresa el escaneo a través del programa lógico, se producen diferentes operaciones dependiendo del estado de los dispositivos conectados y de los indicadores de estatus reportados por retroalimentación desde los dispositivos conectados y los indicadores de estado.
Cuando los sistemas que tienen controladores lógicos programables o controladores de automatización programables fallan o no funcionan apropiadamente, determinar la raíz del fallo o error puede ser muy difícil. Debido a requisitos del usuario, los ingenieros de mantenimiento no suelen estar autorizados para modificar el programa lógico instalado como procedimiento para determinar la causa primera de la ejecución anormal del programa lógico instalado. A menudo, la operación lógica anormal puede encontrarse en el programa lógico instalado. Diagnosticar y arreglar, o depurar, el problema se vuelve mucho más difícil cuando el ingeniero de mantenimiento no está autorizado para efectuar cambios en el programa lógico instalado.
En la actualidad, la única opción para los ingenieros de mantenimiento que tratan de depurar programas lógicos instalados es acceder a las variables dentro del programa instalado y cambiar las variables a distintos valores forzados y observar la operación lógica del programa instalado usando los valores forzados. Sin embargo, los ingenieros de mantenimiento no pueden modificar o alterar la propia lógica o programación del programa lógico instalado, de manera que puedan comprobar únicamente el programa lógico existente.
Por consiguiente, existe la necesidad de un sistema y procedimiento mejorados para controladores lógicos programables y controladores de automatización programables para que el mantenimiento y el arreglo de las operaciones lógicas anormales resulten más fáciles y más convenientes de lo que lo son en la actualidad.
Breve Descripción de la Invención
La presente invención proporciona un controlador programable adaptado para facilitar la depuración y la comprobación según lo definido en la reivindicación 1, y un procedimiento para efectuar el mantenimiento de un controlador programable según lo definido en la reivindicación 6.
Un controlador lógico programable (PLC) o controlador de automatización programable (PAC) de acuerdo con una realización de la invención incluye un programa lógico de diagnóstico y mantenimiento adicionalmente a un programa lógico principal. El controlador lógico programable es conmutable entre la operación del programa lógico principal para operaciones normales y la operación del programa lógico de diagnóstico y mantenimiento en un modo de depuración o de prueba. El programa lógico de diagnóstico y mantenimiento puede conectarse a los mismos dispositivos conectados al programa lógico principal del controlador lógico programable, de manera que es plenamente funcional para comprobar y depurar la operación del sistema del controlador lógico programable. Los cambios efectuados en el programa lógico de diagnóstico y mantenimiento no afectan al programa lógico principal durante la depuración y la comprobación.
El programa lógico principal y el programa lógico de diagnóstico y mantenimiento pueden ejecutarse simultáneamente, usándose un interruptor de interfaz para controlar qué instrucciones de programa lógico utilizará un dispositivo particular.
De acuerdo con una realización adicional de la invención, los cambios efectuados en el programa lógico de diagnóstico y mantenimiento pueden ser copiados a la programación lógica principal.
En aún otra realización de la invención, un procedimiento para operar un sistema de controlador lógico programable incluye determinar si es necesario comprobar o depurar, conmutar entre un programa lógico principal y un programa de diagnóstico y mantenimiento, depurar y comprobar el sistema de controlador lógico programable, conmutar de vuelta al programa lógico principal.
Una realización adicional de la invención incluye copiar los cambios del programa de diagnóstico y mantenimiento tras la depuración y comprobar antes de conmutar nuevamente al programa lógico principal.
Las diversas características novedosas que caracterizan la invención están resaltadas particularmente en las reivindicaciones adjuntas a, y que forman parte de, la presente divulgación. Para una mejor comprensión de la invención, sus ventajas operativas y beneficios obtenidos a partir de sus usos, se hace referencia a los dibujos adjuntos y al objeto de la descripción. Los dibujos adjuntos pretenden mostrar ejemplos de las muchas formas de la invención. Los dibujos no pretenden limitar las formas en las que puede efectuarse y utilizarse la invención.
Breve Descripción de los Dibujos
La Fig. 1 es un diagrama esquemático que ilustra un sistema de controlador lógico programable de acuerdo con una realización de la invención; y
La Fig. 2 es un diagrama de flujo que muestra una implementación de una realización de la invención.
Descripción Detallada de la Invención
Con referencia a los dibujos en los que los mismos números se utilizan para indicar los mismos elementos, o elementos relacionados, la Fig. 1 ilustra esquemáticamente un controlador 10, tal como un PLC o un PAC, de acuerdo con una realización de la invención, con un programa lógico 20 instalado, o principal, que contiene la lógica para operar uno o más dispositivos 80 conectados al controlador lógico programable 10 a través de un bus 40 de comunicaciones. Los dispositivos 80 pueden ser motores u otros dispositivos de movimiento mecánico, indicadores de estado, tales como termómetros, detectores de nivel, u otros sensores. El controlador 10 incluye adicionalmente un programa lógico 30 de diagnóstico y mantenimiento conectado al bus 40 de comunicaciones y a los dispositivos 80 mediante un conmutador 25.
El conmutador 25 es un conmutador de hardware o software que cambia entre el programa lógico principal 20 y el programa lógico 30 de diagnóstico y mantenimiento. El programa lógico 30 de diagnóstico y mantenimiento (D&M) es inicialmente una copia del programa lógico principal 20. La conexión con el bus 40 de comunicaciones y los dispositivos 8 a través del conmutador 25 permite utilizar el programa lógico 30 de diagnóstico y mantenimiento como si fuera el programa lógico principal 20 sin el riesgo de modificar propiamente el programa lógico principal 20 durante la depuración.
Cuando se detecta una operación anormal en el programa lógico principal 20, se utiliza el conmutador 25 para activar el programa lógico 30 de diagnóstico y mantenimiento para depurar el programa lógico. Un ingeniero de mantenimiento u otro usuario puede realizar cambios en la lógica y la operación del programa, adicionalmente a simplemente forzar un valor de variable para comprobar diferentes teorías de fallo en un intento por determinar la causa primera de la operación anormal del programa lógico. Pueden efectuarse cambios libremente en el programa lógico 30 de diagnóstico y mantenimiento durante la depuración, sin efectos en el programa lógico principal 20, de manera que también se satisfagan los requerimientos del operador.
En un aspecto adicional de la invención ilustrado en la Fig. 1, el conmutador 25 puede ser efectivamente un conmutador de software en la interfaz con los dispositivos 80. En este aspecto de la invención, el programa lógico principal 20 y el programa lógico 30 de diagnóstico y mantenimiento pueden estar activos al mismo tiempo, y el controlador 10 opera ambos programas lógicos 20, 30 simultáneamente. En este caso el programa lógico 30 de diagnóstico y mantenimiento no es necesariamente una copia del programa lógico principal 20.
El beneficio de esta configuración del programa lógico 30 de diagnóstico y mantenimiento es que puede implementarse una sección de depuración de lógica en el programa lógico 30 de diagnóstico y mantenimiento que no resulta posible implementar en el programa lógico principal 20. En un ejemplo de las ventajas de esta realización de la invención, puede utilizarse un periodo de muestreo más corto en el programa lógico 30 de diagnóstico y mantenimiento que en el programa lógico principal 20. El periodo de muestreo más corto permite recoger más información acerca de los estados de uno o más dispositivos 80, por ejemplo. En un ejemplo adicional, puede implementarse una sección de entrada de datos en el programa lógico 30 de diagnóstico y mantenimiento que no puede añadirse de otra manera al programa lógico principal 20. Por lo tanto, puede utilizarse el programa lógico 30 de diagnóstico y mantenimiento para recoger datos acerca de los dispositivos 80 que el sistema 10 no obtendría de otra manera usando únicamente el programa lógico principal 10.
Y, en aún otro aspecto de la invención en el que el programa lógico 30 de diagnóstico y mantenimiento opera al mismo tiempo que el programa lógico principal, el programa lógico 30 de diagnóstico y mantenimiento contiene una sección de código de prueba para evaluar una respuesta particular del sistema a una instrucción particular o un conjunto de instrucciones que no esté presente en el programa lógico principal 20 y que no pueda añadirse.
Independientemente de la configuración del controlador 10, si la depuración revela una solución en la forma de una lógica de programa cambiada, la solución puede ser copiada del programa lógico 30 de diagnóstico y mantenimiento al programa lógico principal 20 para implementar los cambios. La copia debe ser llevada a cabo usando comandos o funciones de ordenador cuando los programas 20, 30 son almacenados en las mismas memorias, o memorias separadas, o en otros ICs (circuitos integrados), tales como FPGAs, EEPROMs, u otros dispositivos programables dentro del controlador lógico programable 10. Alternativamente, el programa lógico principal 20 puede ser actualizado manualmente con los cambios efectuados en el programa lógico de diagnóstico y mantenimiento.
En la Fig. 2 se ilustra un procedimiento de acuerdo con una realización de la invención. El proceso comienza en el número 100, en cuyo punto se efectúa una determinación 110 sobre si el programa lógico 30 de diagnóstico y mantenimiento es necesario. Si el programa lógico 30 de diagnóstico y mantenimiento no es necesario, entonces se ejecuta el programa lógico principal en el número 200, y el sistema automatizado se ejecuta normalmente hasta que se determina en el número 110 que el programa lógico de diagnóstico y mantenimiento es necesario.
Una vez que se ha determinado que existe la necesidad, se activa el programa de diagnóstico y mantenimiento en el número 120 usando el conmutador 25, por ejemplo, de manera que cualquier dispositivo 80 conectado responda subsiguientemente a la emisión de salida del programa de diagnóstico y mantenimiento. Luego un usuario o ingeniero de mantenimiento puede tener acceso al controlador lógico programable y modificar el programa de diagnóstico y mantenimiento cuanto sea necesario para comprobar, depurar en el número 140 y determinar una corrección para cualquier problema identificado en la lógica del programa del controlador lógico programable o en el propio sistema.
Tras determinar las correcciones mediante la depuración 140, un ingeniero de mantenimiento puede utilizar el programa lógico de diagnóstico y mantenimiento para demostrar las correcciones. Si se aprueban las correcciones, entonces pueden o bien ser copiadas, en el número 160, en el programa lógico principal para reemplazar dicha lógica con la versión corregida, o el programa lógico principal puede ser revisado manualmente antes de activar nuevamente, en el número 180, el programa lógico principal y subsiguientemente ejecutar, o escanear, en el número 200, el programa lógico principal para controlar los dispositivos 80.
En una variación de la presente realización, cuando el programa lógico de diagnóstico y mantenimiento simplemente se ejecuta para comprobar diferentes aspectos de la lógica de control, pero no son necesarios cambios reales en el programa lógico principal, entonces el usuario puede pasar directamente a conmutar nuevamente a la activación 180 del programa lógico principal y a continuar el escaneo 200 del programa lógico principal 20.
En otra realización alternativa adicional de la invención, puede incorporarse una función de deshacer en el programa lógico principal 20, en la cual el programa lógico principal 20 se copia en su estado actual y se guarda en una memoria, de manera que pueda deshacerse cualquier cambio. Esto es, puede cancelarse un cambio no deseado simplemente escribiendo la versión inmediatamente anterior del programa lógico principal a partir de la memoria, de vuelta a la versión de trabajo que se había modificado. En una variación de esta realización, el programa lógico principal 20 puede incluir un control de versión, por el cual se retienen diferentes versiones del programa lógico principal 20, de manera que sea posible invertir, o regresar, a una versión anterior una vez que los cambios no permanentes han sido comprobados y pueden ser descartados.
Aunque la presente invención ha sido descrita con referencias a realizaciones preferidas, los expertos en la técnica pertinente a la presente invención pueden realizar diversos cambios o sustituciones en estas realizaciones sin salirse del alcance técnico de la presente invención según está definido en las reivindicaciones adjuntas.
La construcción y disposición del sistema y el procedimiento de diagnóstico y mantenimiento, según lo descrito en el presente documento y lo mostrado en las figuras adjuntas, son únicamente ilustrativos. Aunque en la presente divulgación sólo se han descrito en detalle unas pocas realizaciones de la invención, los expertos en la técnica que revisen la presente divulgación apreciarán fácilmente que son posibles muchas modificaciones (p. ej. variaciones en tamaños, dimensiones, estructuras, formas y proporciones de los diversos elementos, valores de parámetros, disposiciones de montaje, uso de materiales, orientaciones, etc.) sin salirse materialmente de las enseñanzas y ventajas novedosas del objeto recitado en las reivindicaciones adjuntas. Por consiguiente, todas las modificaciones pretenden estar incluidas dentro del alcance de la presente invención según lo definido en las reivindicaciones adjuntas. El orden o secuencia de cualquier etapa del proceso o procedimiento pueden ser variados o resecuenciados de acuerdo con las realizaciones alternativas. En las reivindicaciones, cualquier cláusula de medios más funciones pretende cubrir las estructuras descritas en el presente documento según la función descrita y no sólo los equivalentes estructurales sino también las estructuras equivalentes. Otras sustituciones, modificaciones, cambios y omisiones pueden ser efectuados en el diseño, condiciones operativas y disposición de las realizaciones preferidas y otras realizaciones ejemplares sin salirse de la invención según lo definido en las reivindicaciones adjuntas. Por lo tanto, el alcance técnico de la presente invención abarca no sólo las realizaciones descritas anteriormente sino todas las comprendidas dentro del alcance de las reivindicaciones.
Claims (9)
- REIVINDICACIONES1.- Un controlador programable (10) adaptado para facilitar la depuración y la comprobación, comprendiendo el controlador programable:un programa lógico principal (20) que contiene instrucciones para controlar al menos un dispositivo (80);un programa lógico (30) de diagnóstico y mantenimiento que es una copia del programa lógico principal (20); yun conmutador (25) adaptado para activar el programa lógico principal (20) y el programa lógico (30) de diagnóstico y mantenimiento para seleccionar uno de entre el programa lógico principal (20) y el programa lógico (30) de diagnóstico y mantenimiento para enviar instrucciones al al menos un dispositivo (80);caracterizado porque el controlador programable (10) está adaptado para operar simultáneamente el programa lógico principal (20) y el programa lógico (30) de diagnóstico y mantenimiento para depurar el programa lógico principal.
-
- 2.
- El controlador programable (10) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente una ruta de comunicación para conectar entre el programa lógico principal (20) y el programa (30) de diagnóstico y mantenimiento para copiar programación entre el programa de diagnóstico y mantenimiento y el programa lógico principal.
-
- 3.
- El controlador programable (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual el conmutador (25) es uno de entre un conmutador de hardware y un conmutador de software.
-
- 4.
- El controlador programable de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un bus (40) de comunicaciones conectado a dicho conmutador (25) para comunicar comandos al al menos un dispositivo (80) desde el programa lógico principal (20) y el programa lógico (30) de diagnóstico y mantenimiento seleccionado.
-
- 5.
- El controlador programable (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual el conmutador (25) comprende uno de entre un conmutador provisto en el controlador y un conmutador de interfaz para activar uno de entre el programa lógico (30) de diagnóstico y mantenimiento, el programa lógico principal (20) y el al menos un dispositivo (80).
-
- 6.
- Un procedimiento para mantener a un controlador programable (10), comprendiendo el procedimiento:
activar un programa lógico (30) de diagnóstico y mantenimiento que tiene la misma lógica de programación que un programa lógico principal (20) del controlador programable para comunicarse con al menos un dispositivo (80);depurar el controlador programable (10) usando el programa lógico (30) de diagnóstico y mantenimiento; yactivar nuevamente el programa lógico principal tras la depuración;caracterizado porque el programa lógico principal (20) y el programa lógico (30) de diagnóstico y mantenimiento son operados simultáneamente por el controlador programable (10) para depurar el programa lógico principal. -
- 7.
- El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende adicionalmente copiar los cambios efectuados en el programa lógico (30) de diagnóstico y mantenimiento al programa lógico principal (20) antes de activar nuevamente el programa lógico principal.
-
- 8.
- El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6 o la reivindicación 7, que comprende adicionalmente:
depurar el controlador programable (10) efectuando cambios en la lógica de programación del programa lógico principal del controlador programable; yrestaurar la lógica de programación tras la depuración. - 9. El procedimiento de la reivindicación 8, en el cual la restauración comprende uno de entre deshacer los cambios o volver a una versión anterior del programa lógico principal.
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