Пупена А.Н, Эльперин И.В. UNITY PRO – быстрый старт
1. UNITY PRO – БЫСТРЫЙ СТАРТ
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1.Общие понятия
Программно-технические средства, входящие в состав автоматизированных систем управления технологическими процессами, в общем случае можно отнести к одной из следующих групп (рис.1.1):
технические средства полевого уровня (датчики, исполнительные механизмы и преобразователи и т.п.);
промышленные контроллеры и регуляторы;
устройства распределенной периферии (вынесенные за пределы контроллеров устройства ввода/вывода, электроприводы, и т.п.)
средства SCADA/HMI (компьютеры с программным обеспечением супервизорного управления и сбора данных (SCADA), операторские панели
(HMI));
инструментальные средства разработки и отладки (программаторы, программное обеспечение для создания исполнительных программ, конфигурирования и диагностики оборудования).
Рис.1.1.Среда UNITY PRO в инфраструктуре АСУТП
UNITY PRO - это программная среда конфигурирования, программирования, отладки и диагностики исполнительной системы промышленных контроллеров
Modicon от Schneider Electric: Modicon M340, TSX Premium (включая Atrium) и Quantum. Место UNITY PRO в инфраструктуре АСУТП показано на рис.1.1.
UNITY PRO является результатом развития и интеграции двух программных продуктов:
1
Пупена А.Н, Эльперин И.В. UNITY PRO – быстрый старт
PL7 PRO – среда программирования контроллеров TSX Micro и TSX
Premium;
Concept - среда программирования контроллеров Modicon Momentum и
Modicon Quantum.
Среда UNITY PRO может быть использована только для работы с ПЛК, в которых функционирует операционная система UNITY (OS UNITY). То есть, TSX Premium с операционной системой PL7, или Quantum с операционной системой Concept, запрограммировать с использованием UNITY PRO невозможно. Исключением могут быть некоторые из этих ПЛК, в которые предварительно необходимо загрузить OS UNITY (для этих целей используется OS Loader).
Следует разделять понятия "среда разработки UNITY PRO" и "исполнительная система UNITY" (см. рис.1.2). Исполнительная система UNITY - это программное обеспечение, которое выполняется в контроллере. Исполнительная система базируется на операционной системе UNITY (OS UNITY), которая уже находится ("прошита") в загрузчике ПЛК, и принимает участие во всех операциях контроллера. Поэтому, даже если ПЛК не запрограммирован, или находится в режиме Stop (остановка), операционная система UNITY всё равно функционирует, обеспечивая диагностику и диалог через коммуникационные порты ввода/вывода. В режиме RUN (выполнение) исполнительная система также выполняет программу пользователя (ПРП), являющуюся частью исполнительного проекта, созданного в среде UNITY PRO. Другими словами основная задача UNITY PRO - разработка исполнительного проекта, который выполняется в контроллере.
Рис.1.2. Среда разработки UNITY PRO и исполнительная система UNITY
Следует также понимать, что среда UNITY PRO не принимает участие в управлении, поэтому подключается к системе только при необходимости использования одной из её функций. Основные функции UNITY PRO:
конфигурирование аппаратной части исполнительного проекта ПЛК;
2
Пупена А.Н, Эльперин И.В. UNITY PRO – быстрый старт
конфигурирование аппаратной части распределенной периферии, являющейся функциональной частью ПЛК (только для ряда устройств распределенной периферии Schneider Electric)
создание исполнительных программ пользователя (ПРП);
загрузка проекта в ПЛК;
выгрузка/загрузка проектных данных (Upload Information)
управление операционным режимом ПЛК: старт, стоп, инициализация;
отладка программы в ПЛК: просмотр и изменение переменных, изменение части программы в онлайн и тд;
диагностика работы ПЛК;
имитация работы ПЛК для возможности отладки исполнительного проекта без имеющегося аппаратного обеспечения.
1.2.Функциональная структура ПЛК
ПЛК обеспечивает обработку входной (входных переменных процесса) и формирования выходной информации с объекта (выходных переменных процесса), согласно программе пользователя, созданной разработчиком системы управления
(см. рис.1.3).
Рис.1.3.Функциональная структура ПЛК с операционной системой UNITY
Программа пользователя оперирует переменными ПЛК (Variables). Часть из них содержит входные значения (входные переменные), часть содержит выходные значения переменных процесса (выходные переменные), часть (внутренние переменные) используются для хранения промежуточных результатов расчетов или
3
Пупена А.Н, Эльперин И.В. UNITY PRO – быстрый старт
для обмена с другими устройствами по коммуникационным каналам, часть - для общения с операционной системой ПЛК (системные переменные). Операционная система UNITY обеспечивает взаимосвязь и порядок взаимодействия всех составляющих ПЛК.
Алгоритм работы исполнительной системы зависит от операционного режима работы ПЛК и настройки исполнительного проекта.
1.3.Операционные режимы роботы ПЛК
Программа пользователя в ПЛК должна функционировать в реальном времени. Учитывая постоянно меняющееся состояние объекта (переменных процесса), операционная система обеспечивает циклическое выполнение следующих действий
(рис.1.4):
опрос входных каналов ПЛК и обновление входных переменных;
выполнение программы пользователя, которая на основе входных и внутренних переменных формирует значения выходных переменных;
запись значений выходных переменных в выходные каналы ПЛК.
Вначале цикла формируется так называемый образ
процесса – это значение всех входных каналов, отражающих состояние объекта управления в данный момент.
В режиме RUN программа пользователя, на основе данных образа процесса и промежуточных результатов работы на предыдущих циклах, меняет значения выходных переменных. Следует отметить, что в момент изменения выходных переменных, запись на выходные каналы не производится. Это делается в конце цикла для всех выходных переменных. Дополнительно операционная система занимается внутренней обработкой, в которую входят диагностика, работа с коммуникационными каналами, изменение программы при отладке и т.д.. Следует обратить внимание на то, что цикличность обеспечивает сама операционная система, а длительность цикла варьируется от нескольких миллисекунд до нескольких десятков миллисекунд, в зависимости от программы пользователя.
В режиме STOP контроллер не выполняет программу пользователя и не обновляет выходы. Значения выходных каналов в этом режиме зависит от их конфигурации.
Приведенный алгоритм справедлив для циклического режима выполнения основной задачи ПЛК, называемой MAST. Возможно также периодическое выполнение задачи MAST, а также использования других типов задач (FAST, Event, Timer, Aux). Задача - это отдельная часть программы, которая запускается операционной системой по определенному событию. В циклическом режиме задача MAST запускается сразу по окончании ее выполнения в предыдущем цикле, а в периодическом режиме - по внутреннему системному таймеру, настроенному на определенные промежутки времени.
4