Файл: Промышленные контроллеры должны быть доступны для эксплуатации персоналом, имеющимся на предприятиях. Это люди, обладающие знаниями и ценнейшим практическим опытом в технологии и тонкостях производства.rtf
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 70
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Введение
Промышленные контроллеры должны быть доступны для эксплуатации персоналом, имеющимся на предприятиях. Это люди, обладающие знаниями и ценнейшим практическим опытом в технологии и тонкостях производства. Они не обладают специальной подготовкой в области математики и информатики, но их опыт в практических задачах не заменим. Языки программирования промышленных контроллеров должны быть упрощенными и доступными для неспециалистов.
Многие годы каждый изготовитель ПЛК изобретал свой язык и разрабатывал свои инструменты программирования. Ни о какой программной совместимости контроллеров разных фирм речи быть не могло в принципе. С принятием стандарта МЭК 611313 «Языки программирования ПЛК» в 1982 году ситуация значительно улучшилась.
Разработчики стандарта систематизировали наиболее распространенные языки ПЛК разных компаний и привели их к аппаратно-независимой модели функционирования с едиными правилами декомпозиции программных компонентов и типами переменных.
В одном стандарте оказались 5 совершенно разных языков. Пользователям он дал реальную возможность выбирать оборудование разных компаний. Для небольших компаний, имеющих оригинальные технические идеи в разработке и производстве ПЛК, стандарт открыл реальный выход на этот рынок.
Благодаря стандартной программной модели заказчику гораздо проще решиться на покупку ПЛК малоизвестной фирмы. Вошедшие в стандарт языки созданы на основе популярных языков программирования распространенных в мире контроллеров. Программу любого контроллера можно перенести в среду МЭК 61131-3. Потребуется некоторая адаптация и отладка, но несравненно меньшая, чем при создании проекта с нуля.
Инженер, спроектировавший машину, должен иметь возможность самостоятельно написать программу управления. Никто лучше его не знает, как должна работать данная машина. Инженер, привыкший работать с электронными схемами, гораздо легче сможет выражать свои мысли в LD (релейная диаграмма) или FBD (диаграмма функциональных блоков). Если он знаком с языками PASCAL или С, то использование языка ST (структурированный текст) не составит для него сложности.
Для ответственных проектов важно, чтобы программа была понятна обслуживающему техническому персоналу. Диаграммы SFC (последовательная функциональная схема) справляются с этой ролью не хуже специализированных инструментов (например, UML), являясь притом действующей программой, а не просто моделью.
Современные системы программирования контроллеров позволяют выполнить несколько распечаток программы с комментариями на разных языках - русском, немецком н т. д. Это уже не маркетинговый ход, а реальное требование современного бизнеса. Важна доходчивость представления. Программу, в которой невозможно разобраться, придется рано или поздно выбросить.
Внедрение стандарта дало фундамент для создания единой школы подготовки специалистов. Человек, прошедший обучение по программе, включающей стандарт МЭК 61131, сможет работать с ПЛК любой фирмы.
Стандарт допускает создание пользовательских типов данных и функциональных блоков. Новые оригинальные аппаратные решения изготовителей ПЛК могут быть поддержаны собственными библиотеками. При создании библиотек можно использовать любые инструменты от ассемблера до С++.
Вообще стандартные компоненты МЭК для программиста, как дороги для автомашин. Количество возможных путей ограничено. Ближе полем, но по дороге быстрее.
1. Аналитический обзор системы управления электроприводами станка с ЧПУ
.1 Промышленный контроллер WinCon W-8737
На рисунке 1.1 представлен промышленный контроллер WinCon w-8737.
Рисунок 1.1 - Промышленный контроллер WinCon w-8737.
.1.1 Промышленные контроллеры. Серия WinCon-8000
<../AppData/Local/КаталогиФирмы/ipc2U/ipc2U/catalog/N/NW/index.html>Контроллеры серии WinCon-8000 представляют собой последнее поколение промышленных контроллеров производства компании ICP DAS. Вобрав в себя все лучшие характеристики серий I-7000 и I-8000, сохранив преемственность с ними, WinCon-8000 приобрел новые возможности благодаря использованию высокопроизводительного процессора Intel Strong ARM с тактовой частотой 206 МГц и оперативной памяти 64 Мб.
В отличие от контроллеров I-8000, WinCon-8000 имеют не только интерфейсы RS-232 и RS-485, но и интерфейсы USB и Ethernet, а также интерфейсы VGA и PS/2 для подключения клавиатуры, мыши и монитора. Таким образом, промышленный контроллер приобрел функциональность персонального компьютера, что значительно облегчает его программирование и расширяет сферу применения. Так, отладку и редактирование управляющей программы можно осуществлять непосредственно на контроллере. Кроме того, за счет наличия интерфейсов клавиатуры и монитора, WinCon может совмещать в себе функции контроллера и операторской станции. Достаточно лишь установить SCADA-систему, например, Trace Mode, и контроллер может взять на себя функции современного операторского интерфейса.
Контроллер имеет встроенную операционную систему Microsoft Windows CE.NET, которая характеризуется как операционная система реального времени. Она поддерживает переназначение приоритетов процессов и обеспечивает тот же уровень детерминированного управления, что и классические ПЛК. Интерфейс операционной системы позволяет воспользоваться любыми средствами, предназначенными для создания программ в этой среде, например, Visual Basic.NET, Visual C#, Embedded Visual C++. Контроллер поставляется в комплекте с программной библиотекой, в которой реализованы функции работы со всеми внутренними и внешними устройствами контроллера (внутренняя шина, таймер, внешние интерфейсы, модули ввода/вывода и прочее). Кроме того, имеется подробная инструкция по программированию, а также примеры программ, написанных на различных языках программирования. Контроллер имеет слот для установки карты памяти формата Compact Flash, на которой сохраняются пользовательские программы. Это значительно упрощает работу, к тому же, пользователь может сам подобрать карту Compact Flash исходя из своих потребностей в объеме накопителя.
WinCon-8000 может применяться для решения самых разнообразных задач автоматизации во многих отраслях промышленности. К нему можно подключать не только модули удаленного ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов, но и любые другие устройства: принтеры, модемы, POS-терминалы, другие компьютеры и контроллеры, словом все, что может обмениваться данными через последовательный или USB порт. Таким образом, благодаря новому контроллеру ваша система или отдельный ее сегмент могут иметь довольно сложную конфигурацию и топологию, оставаясь при этом надежной и простой в настройке и управлении.
В слоты контроллера установлены следующие модули расширения:
Трехканальный измеритель частоты/импульсов (модуль I-8090) с адаптером трехкоординатного шифратора. Он используется для контроля положения шпинделя и подач.
Двухканальный модуль дискретного вывода (I-8091) для двухкоорднатного управления сервоприводом и шаговыми двигателями. Он используется для управления шаговыми двигателями подач.
Двухканальный модуль аналогового вывода (I-87026): 2 независимых 16 бит ЦАП, изоляция, RS-485. Он используется для задания скорости шпинделя.
Модуль дискретного 16-канального ввода и 16-канального вывода с изоляцией (I-8042): параллельная шина. Он используется для управления электроавтоматикой станка и включения команды реверс/останов шпинделя.
.2 Языки программирования для промышленного контроллера WinCon W-8737 в среде программирования ISaGRAF
3.хх - технология программирования контроллеров, которая позволяет создавать локальные или распределенные АСУТП. Основа технологии - среда разработки приложений (ISaGRAF Workbench) и адаптируемая под различные аппаратно-программные платформы исполнительная система (ISaGRAF Runtime).
Описание ISaGRAF 3.xx
Инструментальная система разработки приложений обеспечивает проект всеми возможностями языков стандарта IEC (МЭК) 61131. Устойчивость к сбоям, способность обрабатывать большое количество точек ввода/вывода позволяют с успехом применять ISaGRAF 3.хх как в небольших встраиваемых приложениях, так и в распределенных проектах автоматизации.
ISaGRAF 3.хх предоставляет пользователю удобный графический интерфейс для разработки и отладки приложений. Архитектура проекта представлена в виде иерархического дерева программ, каждая из которых описывается на одном из языков. Программы разделены на логические секции согласно цикличности исполнения, смотри рисунок 1.2.
Рисунок 1.2 - Вид архитектуры проекта
Позволяет смешивать программы/процедуры, написанные на разных языках, а также вставлять кодовые последовательности из одного языка в код, написанные в другом языке.
Содержит графический отладчик и имитатор системы исполнения на ПК. Возможна отладка в контроллере назначения, наблюдение через списки переменных. Поддерживается непрерывный и пошаговый режимы отладки с установками контрольных точек и трассировкой переменных, смотри рисунок 1.3.
Рисунок 1.3 - Внешний вид отладчика ISaGRAF Runtime
Поддерживает основные функции протокола MODBUS (RTU, SLAVE).
Открыт для доступа извне к внутренним структурам данных прикладной задачи, возможность разработки драйверов на модули ввода/вывода самим пользователем и портации.
Наличие библиотеки драйверов для работы с устройствами ввода/вывода большого количества фирм - производителей, например, Kontron, Motorola MVME - 162, ABB, Computer Boards, Keitley Metrabyte, WEIDMULLER, Industrial Computer Source и др
Языки ISaGRAF
- язык последовательных функциональных схем (Sequential Function Charts), описывающий логику программы на уровне чередующихся процедурных шагов и условных переходов;
- язык функциональных блоковых диаграмм (Function Block Diagrams), позволяющий пользователю строить приложение на базе библиотечных функциональных блоков (арифметических, PID - регуляторов, мультиплексоров и т.д.);
- язык релейных диаграмм, или релейной логики (Ladder Diagrams), используемый для описания логических выражений различного уровня сложности;
- язык структурированного текста (Structured Text), относящийся к классу языков высокого уровня и по мнемонике похожий на Pascal. На основе этого языка можно создавать гибкие процедуры обработки данных;
- язык инструкций (Instruction List), относящийся к классу языков низкого уровня и позволяющий создавать эффективные процедуры;
Каждая программа пишется только на одном языке. Этот язык, выбираемый при создании программы, не может быть изменён впоследствии. Однако диаграммы FBD могут включать части, написанные на LD, а диаграммы LD могут содержать вызовы функциональных блоков. Доступные графические языки: SFC (последовательные функциональные диаграммы), FBD (диаграммы функциональных блоков) и LD (релейные диаграммы). Доступные текстовые языки: ST (структурированный текст), IL (список инструкций). Язык SFC зарезервирован для главных и дочерних программ последовательного раздела. Язык каждой программы показан в виде иконы возле имени программы в окне Менеджера Программ. Ниже приведены иконы, используемые для представления языков:
.2.1 Использование редактора SFC
Язык SFC используется для описания операций последовательного процесса, смотри рисунок 1.4. Он использует простое графическое представление для различных шагов процесса и условий, позволяющих изменить активный шаг. Вход в программу SFC осуществляется при помощи графического редактора SFC. SFC - это ядро стандарта IEC 1131-3. Остальные языки обычно описывают действия внутри шагов и логические условия для совершения переходов. Графический редактор SFC позволяет пользователю создавать завершённые программы на SFC. Он совмещает возможности редактирования как текста, так и графики. Таким образом, возможен ввод диаграмм SFC, соответствующих им действий и условий.
Рисунок 1.4 - Внешний вид программы на языке SFC
Основные разделы языка SFC
Язык SFC используется для представления последовательного процесса. Он разделяет цикл процесса на несколько строго определённых последовательных шагов (автономных ситуаций ), разделённых переходами.
Компоненты SFC объединены ориентированными линиями. По умолчанию, ориентация линии - сверху вниз. Вот основные графические компоненты, используемые для построения диаграмм SFC:
......................Начальный шаг
......................Шаг
......................Переход
......................Прыжок на шаг
......................Макрошаг
......................Начальный макрошаг
......................Конечный макрошаг
Программирование на SFC обычно разделяется на два различных уровня. 1-Уровень показывает графические диаграммы, номера ссылок на шаги и переходы и комментарии, присоединённые к ним. 2-Уровень - это программирование действий внутри шага или условий, присоединённых к переходу, на ST или IL. Подпрограммы, написанные на других языках (FDB, ST, LD или IL) могут обращаться к этим действиям или переходам. Ниже приведён пример 1-Уровня и 2-Уровня программирования, смотри рисунок 1.5.
Рисунок 1.5 - Уровни программирования в языке SFC
Программа шага на 2 уровне создаётся при помощи текстового редактора. Программа может содержать блоки, написанные на ST или IL. Программа переходов 2 уровня может быть создана на языках ST или IL, или при помощи редактора Quick LD.
Ввод программ 2-уровня
Для ввода программы 2-уровня пользователю нужно дважды щелкнуть мышью на прямоугольнике шага или перехода. Программа 2 уровня появляется справа в окне SFC. Линию раздела между схемой SFC и программой уровня 2 можно свободно перемещать.