1.3.5. Программное обеспечение.

Удобство программирования контроллеров(в более широком смысле - конфигурирования), является очень важной характеристикой. С появлением контроллеров каждый производитель начал предлагать свои решения по их программированию. В результате к началу 90-х годов сложилась ситуация, когда на рынке программного обеспечения для программирования контроллеров существовало большое количество языков программирования, а стандарты, их объединяющие и регламентирующие, отсутствовали. Все это негативным образом отражалось на стоимостных характеристиках разрабатываемых систем управления (повышенные затраты на подготовку программистов, на создание программ и т. п.).

В 1992 году Международная Электротехническая Комиссия (МЭК, IEC - International Electrotechnical Commission,) взяла под контроль процессы, связанные с развитием этого типа прикладного ПО.

Стандартом МЭК 1131-3 определяется пять языков программирования контроллеров: три графических (LD, FBD, SFC) и два текстовых (ST, IL).

LD (Ladder Diagram) - графический язык диаграмм релейной логики. Язык LD применяется для описания логических выражений различного уровня сложности.

FBD(Function Block Diagram) - графический язык функциональных блоковых диаграмм. Язык FBD применяется для построения комплексных процедур, состоящих из различных функциональных библиотечных блоков - арифметических, тригонометрических, регуляторов, мультиплексоров и т.д.).

SFC (Sequential Function Chart) - графический язык последовательных функциональных схем. Язык SFC предназначен для использования на этапе проектирования ПО и позволяет описать "скелет" программы - логику ее работы на уровне последовательных шагов и условных переходов.

ST (Structured Text) - язык структурированного текста. Это язык высокого уровня, по мнемонике похож на Pascal и применяется для разработки процедур обработки данных.

IL (Instruction List) - язык инструкций. Это язык низкого уровня класса ассемблера и применяется для программирования эффективных, оптимизированных процедур.

Сейчас уже можно сказать, что подавляющее большинство контроллеров и систем управления обслуживается программными продуктами, реализующими стандарт МЭК 1131-3.

Широкое применение в России нашел пакет ISaGRAF французской компании CJInternational.

Основные возможности пакета:

• Поддержка всех пяти языков стандарта МЭК 1131-3 плюс реализация языка Flow Chart как средства описания диаграмм состояний. При этом ISaGRAF позволяет смешивать программы и процедуры, написанные на разных языках, а также вставлять кодовые последовательности из одного языка в коды, написанные на другом языке.

• Наличие многофункционального отладчика, позволяющего во время

работы прикладной задачи просматривать состояние программного

кода, переменных, программ и многое другое.

• Поддержка различных протоколов промышленных сетей.

• Реализация опций, обеспечивающих открытость системы для доступа к внутренним структурам данных прикладной ISaGRAF-задачи, а также возможность разработки драйверов для модулей ввода/вывода, разработанных самим пользователем, и возможность переноса ISaGRAF-ядра на любую аппаратно-программную платформу.

• Набор драйверов для работы с контроллерами различных фирм-производителей: PEP Modular Computers, Motorola Computer Group и др.

• Наличие дополнительных интерактивных редакторов для описания переменных, констант и конфигураций ввода/вывода.

• Встроенные средства контроля за внесением изменений в программный код ISaGRAF-приложения и печати отчетов по разработанному проекту с большой степенью детализации, включая печать таблиц перекрестных ссылок для программ и отдельных переменных.

• Полное документирование этапов разработки.

Вместе с тем, ведущие фирмы-производители контроллеров и систем управления предлагают свои специализированные пакеты программирования контроллеров.

Программное обеспечение станций операторов/диспетчеров.

SCADA-пакеты позволяют без применения высокоуровневых языков программирования (или с минимальным их применением) создавать программное обеспечение персональных компьютеров (рабочих станций, пультов операторов/диспетчеров), предоставляющее оператору широкий набор функций для мониторинга и управления процессом.

На первом этапе (80-е годы) каждый производитель микропроцессорных систем управления разрабатывал свою собственную SCADA-программу. Такие программы могли взаимодействовать только с узким кругом контроллеров, и по всем параметрам былизакрытыми (отсутствие набора драйверов для работы с устройствами различных производителей и средств их создания, отсутствие стандартных механизмов взаимодействия с другими программными продуктами и т. д.).

В 90-е годы сначала зарубежные, а затем и отечественные фирмы начали разрабатывать открытыеSCADA-программы, которые уже можно было использовать для широкого класса микропроцессорных контроллеров.

Универсальные SCADA-программы ведущих фирм, разрабатывающих исключительно программный продукт для систем автоматизации, стали настолько высокоуровневыми, что выдерживать конкуренцию с ними производителям всего комплекса программно-аппаратных средств было уже не под силу. Это привело к тому, что число фирм, разрабатывающих для своих контроллеров оригинальныеSCADA-программы, стало уменьшается. Но количество фирм, специализирующихся на выпуске открытыхSCADA-программ, продолжает расти.

Спектр функциональных возможностей определен самой ролью SCADA в системах управления (HMI - Humain Machine Interface/человеко-машинный интерфейс-ЧМИ) и реализован практически во всех пакетах. Это:

• автоматизированное проектирование системы, дающее возможность

создания ПО системы автоматизации без реального программирования

(Development);

• исполнение прикладных программ (Run Time);

• сбор первичной информации от устройств нижнего уровня;

• обработка первичной информации;

• регистрация алармов и исторических данных;

• представление текущих и накопленных (архивных) данных в виде

графиков (тренды);

• отображение параметров технологического процесса и состояния оборудования с помощью мнемосхем, таблиц, графиков и т.п.;

• поддержка стандартных технологий и протоколов обмена данными;

• дистанционное управление объектами;

• формирование отчетов по созданным на этапе проектирования шаблонам.

Базовый функциональный профиль систем SCADA/HMI сформировался еще во времена первых управляющих вычислительных машин. Со временем функциональные возможности SCADA/HMI расширялись (появление цветных дисплеев, средств анимации, голосовой сигнализации и т. п.).

С появлением концепции открытых систем программное обеспечение SCADA/HMI для операторских станций становится самостоятельным продуктом, свободно взаимодействующим с программно-аппаратными средствами разных производителей.