29. Иерархия уровней управления. «Пирамида управления». Иерархическая структура использования интерфейсов. См 18

30. Виды программного обеспечения и альтернативные метафоры программирования.

Ladder Diagram (англ. LD, англ. LAD, рус. РКС) — язык релейной (лестничной) логики.

Применяются также названия:

– язык релейно-контактной логики (РКС)

– релейные диаграммы

– релейно-контактные схемы

– язык программирования релейно-лестничной логики стандарта МЭК 61131-3.

Предназначен для программирования промышленных контроллеров (ПЛК). Синтаксис языка удобен для замены логических схем, выполненных на релейной технике. Ориентирован на инженеров по автоматизации, работающих на промышленных предприятиях. Обеспечивает наглядный интерфейс логики работы контроллера, облегчающий не только задачи собственно программирования и ввода в эксплуатацию, но и быстрый поиск неполадок в подключаемом к контроллеру оборудовании.

Основными элементами языка являются контакты, которые можно образно уподобить паре контактов реле или кнопки. Пара контактов отождествляется с логической переменной, а состояние этой пары — со значением переменной.

Конкретные версии языка реализуются обычно в рамках программных продуктов, для работы с определенными типами ПЛК. Часто такие реализации содержат команды, расширяющие множество стандартных команд языка, что вызвано желанием производителя полнее учесть желания заказчика, но в итоге приводят к несовместимости программ, созданных для контроллеров различных типов.

В базовый пакет программы STEP7 фирмы Siemens входят три пакета для программирования:

– FBD(FUP-немецкое название)- функциональный план,

– LAD(KOP) - контактный план,

– STL(AWL) - список операторов.

LAD-это графический язык, здесь в качестве команд используются коммутационная схема, которая очень похожа на электротехническую схему. Данный язык легко позволяет проследить идущий сигнал между токовыми шинами , входами , выходами и командами.

Программа представляет из себя электрическую схему, принятую в европейской и американской традиции, которая состоит из таких элементов, как:

o - нормально разомкнутый ключ (нормально открытый контакт) (две вертикальные линии, например, I 124.5 (Input) - РИСУНОК 16) означает, что в неактивном состоянии (записанный в памяти логический 0, или сигнал логического нуля) контакты данного ключа разомкнуты, иначе (когда логическая 1) – контакты замкнуты.

o - нормально замкнутый ключ (I 124.1 – РИСУНОК 16). Внешний вид аналогичен нормально разомкнутому ключу, однако изображение перечёркнуто (в случае логического 0 контакты замкнуты, в случае логической 1 – разомкнуты).

o - выходная катушка (например, q124.0 – РИСУНОК 16). В случае записи 1, она выдаётся в бит памяти, или на внешние контакты контроллера. Если через катушку протекает ток в бит памяти или выходную линию, записывается логическая 1, иначе – логический 0.

o - выходная катушка с триггером, например, М01 в первой сети программы (РИСУНОК 16). Символ S означает, что катушка оснащена S-триггером (Set – установка в единицу). Также установка может быть в 0; в этом случае тип катушки – R (Reset).

o - элемент инверсии (not во второй сети – РИСУНОК 16).

o - элемент выделения импульса (восходящего фронта)

o - элемент P в первой сети – РИСУНОК 16. Требует для организации своей работы бит памяти (М00). Данный бит памяти нигде в программе более использоваться не должен. В случае нисходящего фронта, элемент обозначается буквой N. Ряд более функциональных элементов, таких как: таймеры, счётчики, элементы арифметических операций и т.д.

Шина-источник виртуальной электроэнергии - вертикальная линия, расположенная на самом левом краю схемы.

Линия-приёмник электроэнергии – линия, расположенная на крайнем правом краю схемы (на рисунке 16 не показана, т.к. ряд систем программирования её не отображают).

Программа организована в виде совокупности независимых и исполняемых параллельно друг другу сетей. Название это (сеть) следует из математической терминологии, т.е. ориентированный граф выделенным набором входов и выходов, таким образом, используемые сети имеют 1 или несколько входов и несколько выходов (рисунок 16). На рисунке 16 также показана работа симулятора данной программы: зелёным цветом выделены линии, по которым протекает сигнал логической 1, а синим пунктиром – логического 0. В том случае, если существует замкнутый путь для виртуальной электрической энергии между шиной-источником и шиной-приёмником протекает «электрический ток» (логическая 1), который приводит к записи 1 в выходной катушке, которая в сети может быть только одна. В программе применяются следующие аббревиатуры данных:

I – Input – сигнал, приходящий с клеммной колодки ПЛК

M- memory – сигнал с бита данных

Q – quit – сигнал выходной катушки (выходной клеммной колодки ПЛК), а также

PIW – peripheral input word - сигнал, получаемый АЦП ПЛК

PQW – peripheral quit word - сигнал, передаваемый на ЦАП ПЛК

Следует отметить, что схема, приведённая на рисунке 16 является ПРОГРАММОЙ, которую в дальнейшей пошагово исполняет ПЛК. Однако, небольшая скорость исполнения процессов управления даёт возможность рассматривать исполнение сетей программы как параллельное.

Используются в ПЛК, в умном доме, в автоматизации помещений (европейский стандарт, широкое применение) Данные элементы в случае возникновения изменения входного сигнала формируют кратковременный импульс на выходе