9 СТАНДАРТНЫЕ ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ КОНТРОЛЛЕРОВ - Требования к языкам программирования для ПЛК

 Требования к языкам программирования для ПЛК:

·  наглядное описание автоматизируемых технологических процессов (ТП) и дальнейшая отладка в терминах исходного описания;

·мобильность – способность к переносу на различные аппарат­ные и операционные платформы;

·     эффективное исполнение программы в реальном времени (РВ).

 Наглядность описания определяется характером объекта и следующими задачами по управлению объектом:

1) Задачи параллельной обработки большого числа логических контуров (сотен и тысяч) с обработкой исполнительных действий при наступлении тех или иных событий. В основе логического контура лежит проверка истинности логической функции от нескольких переменных, а событие равнозначно истинности этой функции. Задачи такого рода характерны, например, для таких технологических объектов, как электростанции, химические производства и производства по переработке нефти. Задача адекватно и наглядно описывается системой булевых уравнений. Все языки стандарта, за исключением SFC, хорошо подходят для описания подобных задач, поскольку они или содержат в себе средство представления булевых функций (языки IL, ST), или являются графической формой их отображения (языки LD, FBD).

 2) Задачи управления процессом, проходящим в своем развитии через ряд состояний (шагов, стадий). Переход от одного состояния к другому происходит по событиям, формируемым по сигналам датчиков процесса. Такие задачи управления возникают, например, при управлении транспортно-складскими системами, агрегатными станками, робототехническими комплексами, характерны они и для объектов, перечисленных в п. 1, в частности, при пуске и останове турбины и др. Задачи данного типа наиболее наглядно представляются автоматными моделями. В стандарте такая модель строится с использованием языка SFC (разметка состояний, логика управления) и любого другого языка (описание действий, связанных с состоянием, и событий, предписывающих смену состояний). Заметим, что подобные задачи могут быть полностью представлены с помощью других языков стандарта, например языка FBD с использованием элементов памяти – триггеров, но в этом случае автоматная модель будет выражена неявно.

 3) Задачи автоматического регулирования (ПИД-законы, нечеткое управление и т. д.) встречаются практически везде. Здесь, как правило, используются библиотеки заранее разработанных компонентов – графических блоков для языков LD и FBD и подпрограмм для языков ST и IL.

 4) Задачи управления распределенными технологическими объектами, оптимизационные, а также задачи, связанные с интеллектуальным анализом данных. Задачи такого типа решаются в сложных технологических объектах типа химических производств. Здесь в качестве средств адекватного описания могут использоваться языки ST, универсальные типа С, С++, Паскаль, сценарные типа Visual Basic, объектно-ориентированные типа Java.

 Мобильность языков, т. е. способность к переносу на различные аппаратные и операционные платформы, может поддерживаться для языков стандарта в случае использования пакета от одного разработчика. Это связано с невозможностью сосуществования в одной разработке программ на одинаковых языках от разных поставщиков, так как требования стандарта IEC 61131-3 носят рекомендательный характер, а значит, приводят к различиям в реа­лизации языков у разных производителей.

 Эффективное исполнение в РВ дает ответ, насколько быстро сможет отреагировать система управления (ПЛК) на происшедшее событие. Обычно используется понятие «временной цикл», т. е. заранее задаваемый интервал времени, например, в диапазоне 10-300 мс, в течение которого ПЛК сможет гарантированно отреа­гировать на входное воздействие. Для обеспечения более быстрой реакции служат так называемые инициативные сигналы, которые об­рабатываются по прерыванию (от десятков до сотен микросекунд).

 Для широкого круга приложений задача обеспечения требуемого временного цикла решается достаточно легко благодаря высокому быстродействию процессоров, используемых в ПЛК. Например, в контроллерах Modicon применяются процессоры компании Intel от Intel 286 до Pentium. Тем не менее, здесь есть одна проблема: неэффективное использование процессора при управлении объектами, в которых осуществляется в основном обработка логической информации, при которой используется только один разряд из 32. Если найти решение этой проблемы, то, по крайней мере, можно будет понизить класс применяемого процессора, что выгодно по экономическим соображениям.

 Согласно требованиям стандарта, не предопределенные объекты должны иметь имя и тип, объявленные программистом, предопределенные объекты распределяются на три зоны: зону памяти (%М), зону входов (%I) и зону выходов (%O). Объектами могут быть: биты (X), байты (В), слова (W), двойные слова (D), «длинные» слова (L) – 64 бита.

 Ограничения стандарта: не фиксируется имя задач; размер графического редактора оставляется на выбор пользователя; нет минимального количества функций, готовых к реализации, но если используется имя по стандарту (функциональный блок и т. п.), то оно должно соответствовать стандарту; сервисные утилиты и средства разработки и отладки приложения (редакторы, языки, документирование и т. п.) не определены; нет точных правил выполнения программы (например, для функциональных блоков); не описана конвертируемость языков. Сертификат IEC 61131-3 на сегодня не существует, нет определенного «класса соответствия». Каждый разработчик, объявивший свое соответствие норме, должен представить документацию таблиц соответствия, а также список дополнительных расширений.

 Преимущества стандарта для конечных пользователей состоят и том, что уменьшается стоимость обучения, пользовательские приложения однородны, структура программ идентична, используются предопределенные объекты и т.п. Разнообразие стандартных языков позволяет каждую функцию приложения запрограммировать наиболее подходящим для данной задачи языком.

 Следование стандарту позволяет разработчикам ПЛК обеспечить соответствие разработки техническим требованиям, предъявляемым потребителями, и даже ввести дополнительные функции, что не могут сделать мелкие поставщики ПО.

 Изучение методологии проектирования систем автоматического и автоматизированного управления на основе современных информационных технологий, составной частью которых являются языки программирования ПЛК, необходимый элемент в подготовке специалистов по интегрированным системам управления.

 В данном курсе описывается синтаксис языков программирования ПЛК на примере пакета Concept.

 Типы контроллеров, поддерживающих стандарт: ABB, Allen Bradley, Honeywell, Omron, Moore Products, PEP Modular Computers, SchneiderElectric и многих других производителей.

 По разным оценкам до 80% PLC-рынка обслуживается программными продуктами, реализующими в той или иной мере этот стандарт.

Twitter
Нравится

Дополнительная информация



ZZZZZZZZZ