26.6. Послідовні функціональні схеми sfc.

SFC називають мовою програмування, хоча по суті це не мова, а допоміжний засіб для структуризації програм. Він призначений спеціально для програмування послідовності виконання дій системою управління, коли ці дії повинні бути виконані в задані моменти часу або при настанні деяких подій. У його основі лежить представлення системи управління за допомогою понять станів і переходів між ними.

Мова SFC призначена для опису системи управління на самому верхньому рівні абстракції, наприклад, в термінах «Старт», «Наповнення автоклава», «Виконання етапу № 1», «Виконання етапу № 2», «Вивантаження з автоклава». Мова SFC може бути використана також для програмування окремих функціональних блоків, якщо алгоритм їх роботи природним чином описується за допомогою понять станів і переходів. Наприклад, алгоритм автоматичного з'єднання модему з комутованою лінією описується станами

«Включення», «Виявлення тону», «Набір номеру», «Ідентифікація сигналу» і переходами «Якщо довгий — те чекати 20 сік», «Якщо короткий — перейти в стан «Набор Номера»» і так далі

На рис. 26.4 показаний фрагмент програми на мові SFC. Програма складається з кроків і умов переходів. Кроки показуються на схемі прямокутниками, умови переходів — жирною перекреслюючою лінією. Програма виконується зверху вниз. Початковий крок на схемі показується у вигляді подвійного прямокутника. Умови переходів записуються поряд з їх позначеннями. Кожен крок програми може бути реалізацією складного алгоритму, написаного на одній з МЕК-мов.

Рис. 26.4. Приклад програми на мові SFC.

26.7. Програмне забезпечення.

Програмування ПЛК на описаних вище мовах МЕК 61131-3 здійснюється за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення, яке розробляється виробниками ПЛК або фірмами, що спеціалізуються на створенні ПО для систем автоматизації. Найбільш відомими в світі є системи CoDeSys фірми 3S (www.3s-software.com) і ISaGRAF фірми ICS Triplex (www.isagraf.com).

CoDeSys (Controller Development System) є комплексом програм для проектування прикладного програмного забезпечення, відладки в режимі емуляції і завантаження програми в ПЛК. Найдетальніше ця система описана в книзі. Основними частинами системи є середовище розробки програми і середовище її виконання (CoDeSys SP), яке знаходиться в ПЛК.

У CoDeSys входять графічні і текстові редактори для всіх п'яти мов МЕК 61131-3. Цей комплекс повністю реалізує вимоги стандарту і додатково вводить ряд оригінальних розширень, найзручнішим з яких є об'єктно-орієнтоване програмування. Проте розширеннями мови можна не користуватися, щоб зберегти вимоги до сумісності мов, що пред'являються до відкритих систем.

У одному проекті може бути використано декілька контролерів різних виробників. Кожен з них може програмуватися як незалежний пристрій або з урахуванням їх взаємодії в промисловій мережі. Проект складається з декількох застосувань, розподілених по декількох контролерах. У одному ПЛК може існувати декілька незалежних прикладних програм.

Програма, написана на мовах МЕК, компілюється системою CoDeSys в машинний код, оптимізований для заданої апаратної платформи. Компілятор видає діагностичні повідомлення, як на етапі компіляції, так і на етапі введення операторів мови.

Згенерований компілятором CoDeSys машинний код, завантажується в ПЛК, після чого розробник має можливість використовувати широкий набір функцій для швидкої і ефективної відладки додатку. Поточні значення змінних видно безпосередньо в редакторах програм. Програму можна виконувати по кроках або по контролерним циклам. Можна задавати точки останову програми, проглядати стек викликів, готувати зв'язні набори значень змінних і завантажувати їх однією командою.

За відсутності реального контролера відладку програми можна виконувати за допомогою вбудованого програмного емулятора.

Система має також вбудований багатоканальний програмний трасувальник (графічний самописець) значень змінних. Він дозволяє наочно представити дані проекту, що динамічно змінюються. Дані акумулюються в пам'яті ПЛК і можуть синхронізуватися з певними подіями. Трасувальник корисний не тільки при відладці, але і при аналізі нештатних ситуацій в процесі експлуатації устаткування.

Після зміни програми під час відладки перекомпілюються тільки змінені частини програми. Їх можна підвантажувати в контролер без зупинки виконання прикладної програми. Ця можливість системи називається «Гарячим оновленням» коду.

Програмований пристрій з'єднується з CoDeSys через допоміжний програмний компонент — шлюз зв'язку, який використовує протокол TCP/IP. Шлюз працює на комп'ютері програміста або видалено, наприклад, через Інтернет або мережу Ethernet. Контролер підключається до комп'ютера через будь-який послідовний канал або мережу. Додавши драйвер, виготівник ПК може підтримати свій оригінальний протокол зв'язку.

Спілкування ПЛК зі SCADA здійснюється за допомогою стандартного ОРС-сервера.

Для того, щоб ПЛК можна було програмувати за допомогою CoDeSys, в контролері повинна бути встановлена система виконання. Установку системи виконує виготівник контролера. Виготівник забезпечує також підтримку всіх модулів ПЛК, тому кінцевий користувач може зосередитися на розробці тільки прикладної програми.

Середовище виконання CoDeSys може функціонувати в ПЛК під управлінням різних операційних систем або взагалі без них, зокрема на звичайному персональному комп'ютері. Власне ядро реального часу може встановлювати контролерний цикл з точністю до декількох мікросекунд. Прикладна програма залишається працездатною навіть при зависанні ОС.

Крім засобів програмування, CoDeSys має вбудовану систему візуалізації, яка застосовується для операторського управління, а також моделювання на етапі розробки. Візуалізацію можна запустити на комп'ютері, графічній панелі ПЛК або вбудованому в контролер web-сервері.

Користувач може самостійно розширювати можливлсті CoDeSys шляхом створення бібліотек програмних модулів. Наприклад, він може реалізувати підтримку нестандартних інтерфейсів.

Комплекс програмування CoDeSys побудований за компонентною технологією Microsoft на базі автоматизації. Тому виготівник ПЛК може включити в комплекс свої власні компоненти, від конфігуратора оригінальної мережі до власної мови програмування ПЛК.

Для систем, пов'язаних з безпекою, CoDeSys має бібліотеку функціональних блоків PLCopen Safety, систему виконання для устаткування з дублюванням і спеціалізоване розширення середовища програмування. При раптовому відключенні живлення CoDeSys автоматично зберігає значення змінних у флеш-пам’яті або в ОЗУ з батарейним живленням.

Система ISaGRAF фірми ICS Triplex (www.isagraf.com) також складається з середовища розробки і середовища виконання. Середовище виконання може функціонувати практично на будь-якій операційній системі і будь-якій апаратній платформі, включаючи персональний комп'ютер. Середовище розробки підтримує всі п'ять мов МЕК 61131-3 і функціональні блоки МЕК 61499, має засоби для редагування, компіляції, документування, управління бібліотеками, архівації, моделювання системи за відсутності реального ПЛК і відладок з підключеним ПЛК.

Комплекс програм ISaGRAF перший на ринку використав новий стандарт МЕК 61499 для програмування розподілених систем управління.

Зв'язок між SCADA-пакетом і контролером, запрограмованим за допомогою ISaGRAF, здійснюється за допомогою стандартного ОРС-сервера.

Середовище виконання створюється і завантажується в контролер виробником ПЛК і є незалежним від виконуваної програми користувача.

Середовище розробки має знайомий з Windows-програм інтерфейс з підказками, панелями інструментів, вікнами, з функціями вставки і заміни. Код, отриманий на виході середовища розробки, може виконуватися на будь-якій апаратно-програмній платформі без змін, якщо на ній заздалегідь встановлено середовище виконання. Середовище розробки може також транслювати призначену для користувача програму, написану на МЕК-мовах, в текст на мові С.

Лекція 27. інтерфейс користувача, SCADA-пакетИ.