3.2. Программирование plc
Концепции открытого программируемого логического контроллера (PLC). К классическим системам относят конфигурации на шине VMEbus с блоком центрального процессора (ЦП) на базе микропроцессоров семейства МС63ххх и оснащенные ОС РВ OS-9. Такие конфигурации снабжены интерфейсами SCSI, последовательными портами для подключения терминалов и других устройств, генератором системного времени, часами реального времени (RTC), встроенным графическим контроллером, сетевым контроллером и устройствами цифрового и/или аналогового ввода/вывода.
В качестве инструментальных систем разработки используется система разработки (Dev Pak) OS-9, кросс-системы для рабочих станций Unix (Unibridge), для IBM PC (PCbridge), a также интегрированная кросс-среда FasTrak, имеющая графический интерфейс с пользователем. FasTrak реализована для различных типов Unix-платформ и для IBM PC-совместимых платформ под MS-Windows. Целевые системы (target systems) не слишком отличаются от классической системы разработки OS-9 на базе шины VME и микропроцессора МС68ххх. За счет этого возможна реализация графического интерфейса с пользователем (с целью визуализации процессов и т.п.) даже на целевой системе. Возрастающая сложность подобных систем не представляет никаких проблем для программирования и отладки, так как одним из преимуществ ОS-9 является доступность и на целевых системах всех отладочных средств, имеющихся в системе разработки.
Классические программируемые логические контроллеры (PLC). В результате объединения мощи ОС РВ OS-9 и PLC в единой концепции появился Smart I/O (умный ввод/вывод), представляющий собой систему без шины VMEbus, в которой ЦП на базе дешёвого микропроцессора МС68302 последовательные порты, DC/DC-преобразователь собраны в одном компактном промышленном кожухе. Предусмотрены разъёмы для EPROM или Flash EPROM, DRAM, SRAM и последовательных EEPROM.
Возможности ввода/вывода Smart I/O. В отличие от множества существующих PLC, имеющих жесткую конфигурацию, Smart I/O имеет модульную структуру, позволяющую гибко изменять конфигурацию, сокращать и наращивать число каналов ввода/вывода. Номенклатура модулей ввода/вывода перекрывает, практически, все потребности промышленной автоматизации. Это модули:
дискретного ввода;
дискретного вывода;
релейного выхода;
цифроаналоговые преобразователи по напряжению и по току;
аналого-цифровые преобразователи по напряжению и по току;
входы с термопар с механизмом компенсации холодного спая;
входы с термосопротивлений;
частотные входы;
последовательные интерфейсы.
В модулях предусмотрена оптическая изоляция системной части от объекта. В модулях аналогового ввода есть встроенные средства автокалибровки. Входы и выходы имеют защиту от перенапряжения и короткого замыкания. DC/DC-конвертор Smart-контроллера обеспечивает гальваническую развязку с объектом. В модулях приняты меры по помехозащищенности. Smart-контроллер снабжён кроссовыми разъемами с зажимом под винт, позволяющими подсоединять проводники с объекта. Контроллер Smart имеет интерфейс промышленной сети PROFIBUS для интеграции в единую систему контроллеров Smart и другие вычислительные средства, снабжённые этим интерфейсом.
Коммуникационные возможности. Важнейшим свойством систем PLC является взаимодействие нескольких PLC между собой и с управляющей (супервизорной) системой. Ценовые ограничения систем PLC диктуют необходимость использования традиционных последовательных коммуникаций на базе протоколов Fieldbus (табл. 3.1).
Таблица 3.1 |
|
Выбор протокола Profibus для Smart I/O обусловлен тем, что:
шинный протокол (OSI-уровень 2) реализован в микрокодах популярнейшего микропроцессора МС68302 и МС68360;
Profibus является лидером на рынке промышленных сетей Fieldbus в Европе (38% всех применений) и завоевал широкую популярность во всем мире;
развивается и поддерживается Международной Ассоциацией пользователей Profibus РNO (Европа) и РТО (США).
Принято решение снабжать все модули Smart I/O встроенной поддержкой Profibus (OSI-уровень 7), которая совместима с существующими аппаратными средствами. Встроенная поддержка других промышленных сетей может быть обеспечена по запросам пользователей. Поскольку система исполнения OS-9 содержит TCP/IP, можно сделать следующий важнейший шаг и реализовать сетевую структуру всей распределенной системы автоматизации сверху до низу.
Программирование Smart I/O. Стандартное программирование может вестись либо с помощью системы разработки на основе VMEbus с помощью любой кросс-системы. Для всех модулей ввода/вывода предоставляются драйверы. Любое программное обеспечение может работать в среде OS-9 и на Smart I/O. Такая стратегия программирования гарантирует защиту вложений в разработку программного обеспечения и высокую степень совместимости – от высокопроизводительных моделей ЦП на базе VMEbus на верхнем уровне до систем PLC на основе Smart I/O на нижнем уровне.
PLС-программирование. Новинкой для мира традиционных PLC является другой метод программирования. Это – взаимосвязь между OS-9 и PLC. Международная электротехническая комиссия, (МЭК (IЕС)) определила программный стандарт (IЕС1131-3), включающий языки последовательных функциональных портов, функциональных блок-схем, релейных схем, списка инструкций, структурированного текста. Все они могут комбинироваться между собой при разработке конкретных приложений. Существует возможность вызова стандартных программ, написанных на языке ANSI-C.
Смешанное программирование. Особенностью Smart I/O является сочетание преимуществ ОСРВ OS-9 и PLC:
пользователь, умеющий программировать PLC, может программировать Smart I/O традиционными методами, не изучая языки и технологии, которые он не хочет знать;
в то же время специалист, знакомый с OS-9, может программировать Smart I/O с помощью языка С, не вникая в программные уровни.