7. 2. Промышленные компьютеры серии provit

Рис. 7.7

Промышленные компьютеры PROVIT (рис. 7.7) приспособлены для использования в тяжелых промышленных условиях, имеют гибкую модульную структуру и удобны для применения в приложениях пользователя. Они являются IBM-совместимыми, что позволяет использовать стандартные операционные системы, универсальное стандартное программное обеспечение интерфейсов оператора для визуализации и позиционирования, анализа данных, а также для программирования ПЛК/ПКК. Таким образом, PROVIT используется и для управления установками или технологическими процессами, и для визуализации и сбора данных.

7. 2. 1. Аппаратное обеспечение

PROVIT состоит из контроллера (системного блока, имеющего название IPC) (рис. 7.8) и дисплейного блока (рис. 7.9).

Серия промышленных компьютеров PROVIT включает:

• PROVIT 2000 - для простых пользовательских приложений. Преимуществом являются его небольшие габариты: 18x18 см, глубина без дисплея - 5,5 см, с ним - 12 см при той же вычислительной мощности, что и IBM PC 386/486.

• 

  Рис. 7.8

  PROVIT 4000 - для приложений среднего масштаба. Это промышленный компьютер, совместимый с IBM PC 486. PROVIT 4000 имеет механическую конструкцию, удобную при изменении конфигурации. Конструктивное исполнение ориентировано на монтаж в стандартные 19-дюймовые стандартные стойки.

• PROVIT 5000 основан на наборе кристаллов Pentium, обладает модульной конструкцией, малыми габаритными размерами (контроллер имеет размеры 190х270х90 мм).

Все промышленные компьютеры PROVIT имеют многочисленные варианты дисплеев, процессоров, жестких дисков и сетевых опций, большое количество интерфейсов: последовательные интерфейсы (RS232/TTY/RS422 и RS485), другие возможности связи, включая полевую шину CAN, интерфейс Centronics.

В качестве средств отображения используются плоские дисплеи: от LCD/CFL (жидкокристаллических/ катодных флуоресцентных) дисплеев VGA (320x240 пикселей) до любой цветной модели VGA (640x480 пикселей) типа LCD/CFL и TFT (тонкопленочных).

Рис. 7.9

Все модели PROVIT совместимы с модулями клавиатуры PANELWARE. С промышленными компьютерами PROVIT 2000 и PROVIT 5000 могут использоваться стандартная AT-клавиатура или модули вспомогательной клавиатуры PANELWARE.

7. 2. 2. Программное обеспечение

Для ускорения разработки пользовательских проектов существует модульное, структурированное программное обеспечение визуализации (INTERACT, VisiWin), которое содержит профессиональные промышленные решения для MMI, визуализации и позиционирования. В качестве примера рассмотрим VisiWin - программное средство для визуализации производственных процессов и создания дружественной среды пользователя, предназначенное для функционирования совместно с системами B&R нижнего уровня управления. VisiWin представляет собой концепцию визуализации, основанную на среде MS Windows (TM). Основные характеристики пакета VisiWin:

• поддержка протоколов OLE и DDE;

• поддержка интерфейсов обмена с данными SQL и ODBC;

• наличие драйверов для связи с устройствами B&R, а также многих других изготовителей ПКК и ПЛК(включая драйверы CAN, NET2000 и другие);

• наличие большой библиотеки типовых элементов и возможность самостоятельного ее пополнения;

• тесная интеграция с современными системами визуального программирования, такими как Delphi, C++Builder (VCL компоненты) и Visual Basic (VBX/OCX компоненты). Возможно также использование пакета с классическими версиями Borland C++ или MS Visual C++(VBX/OCX компоненты).

• наличие специализированного средства подготовки дистрибутивов - Setup Assistants;

К основным возможностям пакета VisiWin относятся:

• линейный индикатор с цветовым выделением - VWBar;

• цветовой градиент (перетекание цветов) в определенных областях - VWFill;

• текстовые метки со значением в зависимости от набора бит - VWIndex;

• долговременные тренды («ползущие» графики) - VWLTrend;

• расширенные тренды (несколько графиков одновременно);

• произвольные кривые;

• перемещающиеся объекты;

• области для произвольного рисования (picture box);

• различные геометрические фигуры, в том числе с возможностью их цветовой заливки;

• отображение символов в зависимости от состояния переменных процесса;

• полупрозрачное отображение;

• условное отображение;

Ввод значений пользователем может осуществляться следующим образом:

• нажатием на графическую кнопку;

• вводом текста с клавиатуры;

• с использованием «бегунка»;

• с использованием «переключателя-рубильника».

Существуют также специализированные элементы управления, предназначенные для решения наиболее типичных задач управления и контроля:

• обработки состояний типа «Тревога»;

• выделения диапазонов для вводимых значений;

• простого администрирования входных сигналов;

• отображение даты и времени.

Необходимо отметить, что пакет VisiWin состоит из двух различных подсистем: системы времени разработки (Design-time) и системы времени выполнения (Runtime). Для функционирования этих систем требуются различные аппаратные ключи на параллельный порт (LPT). Данные ограничения введены с целью максимальной защиты конфиденциальной и критической для функционирования системы информации, имеющейся в системах автоматизации. Для активизации возможностей пакета необходимо просто вставить соответствующий ключ (design- или runtime) в параллельный порт используемого компьютера, при этом ключ сконструирован таким образом, что допускает подключение принтера и полностью прозрачен для него.

Разработка приложений с использованием пакета VisiWin состоит из трех основных этапов:

1. Описание базы данных процессов. Эта часть содержит список переменных, тревог, трендов, их определений и так далее. VisiWin содержит информацию, включающую в себя: устройство, его адрес, адрес данных для обмена, размер данных, период обновления, тип переменных и т.д.

2. Создание визуального отображения процессов и придание программе логики. Данный этап происходит непосредственно в среде высокоуровнего программирования - VB или Delphi/C++Builder. Элементы управления VisiWin добавляются в палитры инструментов интегрированной среды (пункты Tools/Components в VB или Components/Install Components в Delphi/C++Builder). Далее все статические и динамические графические элементы размещаются на соответствующих формах; в свойствах данных элементов управления устанавливается их привязка к переменным процесса из пункта 1 и, используя средства Visual Basic, Delphi или C++Builder, кодируется основная логика программы.

3. Подготовка полного дистрибутива созданной программы с помощью средства Setup Assistant включает как код программы из пункта 2, так и интерфейс взаимодействия с переменными процесса из пункта 1.

Запуск среды VisiWin осуществляется выбором соответствующего пункта меню «Пуск(Start)» или иконки в диспетчере программ (program manager) в зависимости от используемой версии Windows. На экране появляется главное окно программы, содержащее меню и набор кнопок быстрого доступа. Для создания нового проекта необходимо выбрать пункт меню «Project/New» (все сообщения и пункты меню будут приводиться для английской версии программы). В появившихся диалоговых окнах необходимо задать название проекта, его местоположение и используемую в дальнейшей разработке среду (VB, Delphi/C++Builder), а далее номер версии проекта, краткие сведения о заказчике и разработчике. После создания в текстовом виде описаний переменных процесса базу данных процессов необходимо откомпилировать. Это можно сделать с помощью пункта меню «Project/Compile». Переключиться в среду разработки логики программы позволяет пункт «Project/Form (mask) design».

Для успешного функционирования системы VisiWin необходимо сконфигурировать систему для использования соответствующих интерфейсов обмена с низкоуровневой аппаратурой (CAN, NET2000 и другие). Это осуществляется с помощью пункта меню «Configuration/Driver ports…». Также с помощью пункта «Configuration/Runtime...» необходимо настроить поведение программы в режиме выполнения: период опроса драйверов переменных процесса (может отличатся от периода, с которым сам драйвер опрашивает переменную), периодичность добавления точек в тренд, режим работы runtime-подсистемы VisiWin, некоторые отладочные опции и т.д.

Раздел меню «Object» содержит средства для частичной автоматизации процесса ввода базы данных переменных процесса. С помощью пунктов меню «Object/Insert» и «Object/Edit» можно добавить в базу или изменить свойства для уже существующих следующих объектов:

• Драйверы (стандартный, экранный, мультиплексный, сканирующий, буферный, связи);

• Тревоги (битовые, по значению);

• Переменные (целочисленные различных размеров, с плавающей точкой, в формате BCD, текстовые, ссылки на объекты);

• Внешние переменные (аналогично обычным переменным, но без ссылок на объекты);

• Формулы (формулы, условия, переходы);

• Тренды (динамические, файлы таблиц (в формате ASCII или EXCEL), переключающиеся).

Наиболее важными свойствами объекта являются его имя и адрес, дальнейшие характеристики зависят от типа выбранного объекта.

Драйверы (Drivers):

• Стандартный (Standard) - обычный драйвер;

• Экранный (Screen) - область действия драйвера ограничена некоторыми формами-экранами (позволяет экономить системные ресурсы);

• Сканирующий (Scan) - драйвер, активизируемый переменной-триггером, аналогичен экранному, но область действия задается значением некоторой переменной;

• Буферный (Recipe) - драйвер позволяет накопить передаваемые данные в некотором буфере и только после этого отправить их контроллерам единым блоком (служит для уменьшения нагрузки на сеть);

• Мультиплексный (Multiplex) - драйвер может отображать различные переменные процесса, в зависимости от значения некоторой переменной;

• Связи (Link) - позволяет организовать прямой обмен данными между двумя контроллерами.

Тревоги (Alarms):

• Битовая (Bit) - тревога, вызываемая изменением состояния определенного бита (указывается охраняемая переменная и номер бита);

• По значению (Value) - тревога вызывается, если значение превысит установленные для него пределы (указывается охраняемая переменная и диапазон значений).

Переменные (Variables):

• Булевы (Digital) - могут принимать значения «0» или «1»;

• Слово (Word) - 16 бит (значения от -32768 до +32767) или 8 бит(значения от -128 до +127);

• Длинное слово (Long word) - 32 бита (значения от -2147483648 до +2147483647);

• С плавающей точкой (Float) - 32 бита (значения от 10^-36 до 10⁺³⁸);

• Двоично-десятичный упакованный формат (BCD) - до 4-х цифр, в основном используется для представления значений времени и даты;

• Текстовые (Text) - текст до 30 символов;

• Ссылки на объекты (Link object) - содержат ссылки на другие объекты или переменные.

Внешние переменные (External variables) аналогичны простым переменным, но в качестве параметров переменных указывается не драйвер связи, а непосредственные параметры порта связи с ПКК. Они обладают меньшей гибкостью, чем простые переменные при использовании драйверов, но несколько большим быстродействием и меньшими затратами ресурсов.

Формулы (Formula):

• Формулы (Formula) - позволяют строить из переменных сложные математические выражения;

• Условия (Condition) - позволяют вынести простейшую логику на уровень визуального представления объектов;

• Переходы (Jump object) - использование переходов позволяет «перепрыгнуть» через несколько объектов.

Тренды (Trend):

• Динамические (Online) - данные заносятся на графики по мере их поступления;

• Файловые (File) - данные заносятся в файловые таблицы по мере поступления;

• Переключающиеся (Trigger) - возможность занесения данных определяется значением объекта-триггера.

После внесения необходимых перечисленных объектов в базу данных переменных процесса, осуществляется переход в систему высокоуровневой разработки с помощью пункта меню «Project/Form (mask) design» и придание программе законченного вида с помощью специализированных визуальных компонентов пакета VisiWin или стандартных средств VB или Delphi/C++Builder.

Перечислим визуальные компоненты, входящие в пакет VisiWin (существуют их VBX, OCX и VCL версии):

• компоненты ввода: VWKeyText, VWVarIn, VWKey, VWSlider, VWSwitch;

• компоненты вывода: VWIndex, VWVarOut, VWMove, VWPicBox, VWState, VWSymbol, VWLTrend, VWXTrend, VWBar, VWFill, VWShape, VWScale;

• специализированные компоненты: VWAlarmBox, VWAlarmLine, VWFocus, VWLanguage, VWRecipe, VWTime, VWVarServer, VWStart;

После создания законченного проекта его необходимо сохранить с помощью пункта меню "Project/Save" или "Extras/Save as..." и подготовить дистрибутивные диски с помощью пункта меню «Extras/Make run-time disks», после чего следовать указаниям запустившегося мастера.

Приложение 1

№	Предварительный выбор адреса	Описание
1.	I*	Цифровой вход
2.	O*	Цифровой выход
3.	R	Регистр (8-битная ячейка памяти)
4.	F	Флажок (1-битная ячейка памяти)
5.	S	Запуск таймера (1-битный сигнал начала времени)
6.	T	Таймер (1-битный сигнал истечения времени)
7.	#	Непосредственный операнд
8.	X	Индексный регистр
9.	!	Указатель системного стека
10.	P*	Периферийный модуль

^* Для I, O, P используется адресация с указанием места в кассете модулей.

Приложение 2

№	Команда STL	Описание
1.	LD	операндА
2.	ST	Аоперанд
3.	S	if A0: 1операнд
4.	R	if A0: 0операнд
5.	AND	A AND операндА
6.	&	A AND операндА
7.	OR	A OR операндA
8.	XOR	A EXCLUSIVE OR операндA
9.	ADD	A+операндA
10.	SUB	A-операндA
11.	MUL	A*операндA
12.	DIV	A/операндA
13.	GT	if A>операнд: 1A; else: 0A
14.	GE	if A>=операнд: 1A; else: 0A
15.	EQ	if A=операнд: 1A; else: 0A
16.	LE	if A<=операнд: 1A; else: 0A
17.	LT	if A<операнд: 1A; else: 0A
18.	NE	if Aоперанд: 1A; else: 0A
19.	JMP	переход к метке
20.	CAL	вызов FBK
21.	RET	конец программы

Приложение 3

№	Вид	Назначение
1.	─┤ ├─	Цифровой вход
2.	─┤/├─	Цифровой вход, инвертированный
3.	║ ╟──	Аналоговый вход
4.	─┤+├─	Положительный вход одновибратора
5.	─┤‑├─	Отрицательный вход одновибратора
6.	─┤&├─	Вход одновибратора
		Продолжение прил. 3
№	Вид	Назначение
7.	║A╟──	Оператор адреса
8.	───( )	Цифровой выход
9.	───( / )	Цифровой выход, инвертированный
10.	──(( ))	Аналоговый выход
11.	───( + )	Положительный выход одновибратора
12.	───( ‑ )	Отрицательный выход одновибратора
13.	───( & )	Выход одновибратора
14.	───( L )	Фиксация
15.	───( U )	Дефиксация

Приложение 4

Операторы в арифметических выражениях
-	Унарный минус
not	Унарное отрицание
+	Сложение
-	Вычитание
*	Умножение
/	Деление
mod	Остаток от деления целых чисел
and	Логическое И (побитовое)
or	Логическое ИЛИ (побитовое)
xor	Логическое ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (побитовое)
Операторы в логических выражениях
=	Равенство: операнд1=операнд2
<>	Неравенство: операнд1операнд2
>	Больше: операнд1>операнд2
>=	Больше или равно: операнд1>=операнд2
<	Меньше: операнд1<операнд2
<=	Меньше или равно: операнд1<=операнд2
Управляющие структуры
if, then, else, endif	Условия
loop, endloop, exitif, to	Повторение (цикл)
select, next, endselect	Блоки состояний и
state, when, do	условия перехода
case, of	Выбор
action, elseaction	действия
endaction, endcase	из набора вариантов
goto	Безусловный переход
Операторы
access	Присвоение адреса
adr()	Поиск адреса

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.....................................................................................................................3

1. ПРОГРАММИРУЕМЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ КОНТРОЛЛЕРЫ СЕРИЙ

MULTICONTROL, MIDICONTROL, MINICONTROL, COMPACT PLC.................4

1. Общие сведения...............................................................................................4

2. Аппаратное обеспечение.................................................................................4

3. Программное обеспечение..............................................................................7

2. ПРОГРАММИРУЕМЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ КОНТРОЛЛЕРЫ

"B&R SYSTEM 2000".................................................................................................12

1. Организация ПКК...........................................................................................12

2. Организация подсистемы ввода-вывода........................................................15

1. Стандартная передача данных при вводе-выводе..............................16

2. Передача данных при вводе-выводе в B&R SYSTEM 2010...............16

3. Передача данных при вводе-выводе в B&R SYSTEM 2003 и 2005...16

4. Обмен данными между ЦПУ и процессором ввода-вывода..............16

2.3. Области памяти ПКК.......................................................................................17

3. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ САиУ НА БАЗЕ ПКК........19

1. Локальное расширение шины ввода-вывода..................................................19

2. Распределенные системы.................................................................................21

1. Удаленный ввод/вывод.........................................................................21

2. Локальные управляющие вычислительные сети (ЛУВС)...................23

1. ЛУВС PROFIBUS......................................................................25

2. ЛУВС CANbus ..........................................................................26

3. ЛУВС NET2000.........................................................................27

4. ВСТРОЕННАЯ ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА PLCSW..........................................27

5. МНОГОЗАДАЧНОСТЬ...............................................................................................31

1. Основные понятия............................................................................................31

2. Синхронизация и быстродействие...................................................................35

3. Нагрузка процессора........................................................................................37

4. Администратор системы..................................................................................38

5. Приоритет задачи.............................................................................................39

6. Выбор класса задач...........................................................................................40

7. Средства обеспечения безопасности...............................................................43

6. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА РАЗРАБОТКИ..............................................45

7. СРЕДСТВА ВИЗУАЛИЗАЦИИ В СА иУ..................................................................50

1. Система PANELWARE.....................................................................................50

1. Аппаратное обеспечение......................................................................51

2. Программное обеспечение...................................................................53

2. Промышленные компьютеры серии PROVIT.................................................55

1. Аппаратное обеспечение......................................................................55

2. Программное обеспечение...................................................................56

Приложение 1...................................................................................................................61

Приложение 2...................................................................................................................61

Приложение 3...................................................................................................................61

Приложение 4...................................................................................................................62

Редактор

Лицензия ЛР N 020617 от 10.08.92

__________________________________________________________________

Подписано в печать Формат 60х84 1/16. Бумага тип.N2.

Печать офсетная Усл. печ. л. 1,86. Уч. -изд.л. 4,0.

Тираж 125 экз. Заказ

Издательско-полиграфический центр СПбГЭТУ

__________________________________________________________________