4. Инструментальные системы программирования логических контроллеров. Стандарт мэк 61131-3.

Для промышленной автоматизации стандарты являются главными правилами построения систем. Пример такого стандарта – программные контроллеры МЭК 61131.

Этот международный стандарт широко используется разработчиками, производителями и пользователями во всем мире.

Рынок средств и систем автоматизации наводнен промышленными контроллерами самых различных производителей. Общим для контроллеров этих фирм выступает «язык общения»: ПО для них разрабатывается в соответствии со стандартом на языковой конструкции (языки программирования ПЛК), определенные в части 3 стандарта МЭК 61131.Список инструментальных программных си-м реализующих стандарт МЭК 61131-3 превышает 2 десятка.

Уровни совместимости инструментальных систем.

Общую координацию деятельности производителей и инструментальных систем осуществляет международная ассоциация PLCopen. Она занимается популяризацией и информационной поддержкой стандарта с целью его использования в промышленных системах контроля и управления.

PLCopen не ставит целью поддерживать разработку универсального инструмента программирования для любого типа контроллеров. Цель состоит в поддержке некоторого множества языков программирования, применение которых позволяет пользователям различных контроллеров обмениваться своими наработками.

Одна из важнейших задач PLCopen – это выработка системы и принципов сертификации программных продуктов на предмет их соответствия стандарту. PLCopen определяет 3 уровня совместимости инструментальных систем:

1. Базовый уровень. Он предполагает, что системы должны быть совместимы на некотором подмножестве базовых компонентов, определяемых стандартом (типы переменных, языковые конструкции и т.д.).

2. Уровень переносимости функций и функциональных боков между различными системами, для этой цели был введен специальный формат файла обмена.

3. Уровень переносимости приложений. Определяет степень совместимости и переносимости на уровне завершенных приложений.

Компоненты стандарта МЭК 61131-3 и терминология.

Стандарт МЭК 61131-3 определяет два компонента: общие элементы и языки программирования.

Общие элементы включают определение таких понятий как тип данных, переменные, стандартные функции и блоки, конфигурация, ресурс, задача.

Конфигурация – аппаратная платформа, на которой определены один или более ресурсов.

Ресурс – интегрированный компонент, выполняемый полностью в едином цикле работы контроллера и состоящий из программных единиц, описателей обрабатываемых данных и коммуникационных взаимодействий.

Программная единица – набор программных инструкций, объединенных в программы, функции и функциональные блоки.

Второй компонент посвящен описанию стандартных языков программирования контроллеров.

Стандартные языки программирования ПЛК.

SFC(ЯПФС – язык последовательных функциональных схем). Сеть Петри послужила теоретической основой этого языка, как наиболее важного из всего семейства стандартных языков. SFC позволяет формировать логику программы на основе чередующихся процедурных шагов и транзакций (условных переходов), а также описывать последовательно – параллельные задач и в понятной и наглядной форме. Строго говоря, SFC -это средство проектирования прикладного ПО, которое всегда является комплексом большого числа программных единиц: программ, функциональных блоков функций. Обеспечение параллельности выполнения программ, установление и контроль состояния порожденных процессов, обеспечение синхронизации по приему и обработки данных, описание однозначно понимаемых и заказчиком, и исполнителем состояний автоматизируемого процесса – все это возможно при использование языка SFC.

FBD (ЯФБД – язык функциональных блоковых диаграмм). Он позволяет создавать программную единицу практически любой сложности на основе стандартных объектов, таких как арифметические, тригонометрические, логические блоки, регуляторы. Все программирование сводится к сборке готовых компонентов. В результате получается максимально наглядное и хорошо контролируемая программная единица.

LD (ЯРД – язык релейных диаграмм). Применяется для описания логических выражений различного уровня сложности и использует в качестве базовых элементов программирования графические элементы «катушки» и «контакты», связанные с входными и выходными каналами соответственно. Присутствие языка LD в стандарте определяется скорее всего данью традициям: большое кол-во оборудования и алгоритмов было разработано для релейной техники. Сегодня имея типовой набор цифрового ввода/вывода можно создавать управляющие сис-мы на отлаженной годами алгоритмической базе.

ST (ЯСТ – язык структурированного текста). Относится к классу текстовых языков высокого уровня. На основе этого языка можно создавать гибкие процедуры обработки данных, этот язык является основным для программирования последовательных шагов и транзакций языка SFC и кроме этого имеет выходы во все остальные языки, что делает его универсальным в применении разными категориями пользователей.

IL (ЯИ – язык инструкций). Появление языка инструкции в наборе стандартных языков – это унификация интерфейса языка программирования низкого уровня не ориентированного на какую-либо микропроцессорную архитектуру.У языка есть очень важное качество: на его основе можно создавать оптимальные по быстродействию программные единицы.

Области применения этих языков чаще всего определяются личными предпочтениями пользователей и малосвязаны с автоматизируемым ТП. Представленные в стандарте языки в большинстве случаев являются взаимозаменяемыми. Это означает, что при разном уровне подготовленности в области программирования пользователи могут создавать программы равной функциональности.

Во многих инструментальных системах существует возможность смешивать программы-процедуры написанные на разных языках, а также вставлять кодовые последовательности из одного языка в коды, написанные на другом языке.

Любое функциональное расширение возможно за счет СИ-интерфейса, поддержка которого считается обязательной.