 |
Примеры базовых функций языка FBD
|
|
|
|
Примеры базовых функций языка FBD
| Функции двоичного типа | NOT, AND, OR, XOR, SET, RESET |
| Функции управления программой | RETURN, GOTO, СALL, TSTART, TSTOP, GSTART, GSTOP |
| Арифметические функции | ADD, SUB, DIV, MUL |
| Функции сравнения | =, < >, >, <, =>, < = |
| Математические функции | ABS, EXPT, LOG, SQRT |
| Tригонометрические функции | АCOS, ASIN, ATAN, COS, SIN, TAN |
Язык структурированного текста STL представляет собой язык программирования, в котором каждая команда программы содержит операцию, мнемоника которой определяет ту или иную функцию контроллера. Эти операции связываются в одну программу так, чтобы создать систему управления приложением.
По способу представления программа созданная в списке команд очень похожа на обычный ассемблер. Например, программа представленная на рис. 1. 21 в этой форме будет выглядеть следующим образом:
LD I0. 1
I I0. 2
O I0. 3
= Q0. 1
Программа представленная на рис. 1. 23 в этой форме будет выглядеть так:
LD I0. 1
+ AC1, AC2
= AC0
MUL AC1, VD102
= VD100
DEL VW202, VW10
= VD200
Пакеты по созданию программ для ПЛК, как правило, предоставляют возможность выбора языка представления. Например, Вы можете предпочитать создавать программы в среде, более ориентированной на графическое представление, тогда как кто-то другой может предпочитать стиль языка ассемблера, основанный на текстовом представлении. Более того, обычно предоставляется возможность переходить от одной к другой форме представления уже созданной программы, т. е. работать с ней в той форме представления, которая является более привычной именно для Вас.
9. СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ ПРОГРАММ ПРОМЫШЛЕННЫХ КОНТРОЛЛЕРОВ
Одновременно с развитием специальных языков появлялись и интегрированные программные пакеты, ориентированные на комплексную подготовку проектов от выбора элементной базы и конфигурации системы до создания и отладки программ. Существует много «фирменных» пакетов, ориентированных на работу с контроллерами конкретной фирмы и учитывающими их специфические особенности. С другой стороны, существование стандартов по языкам, по аппаратным и программным интерфейсам позволило создать системы подготовки программ, ориентированные для работы с различными контроллерами. И «фирменные» и универсальные пакеты имеют сходную архитектуру – близкий по составу и функциям набор составных компонентов. Охарактеризуем детально назначение и принципы построения таких систем в целом и их составных частей.
|
|
|
Прежде всего, эти системы предназначены для разработки программ промышленных контроллеров с помощью простых инструментальных средств. «Простота» в данном случае достигается применением методов объектного визуального программирования, вылившихся в использование специальных технологических языков. Используя такие языки, пользователь может собирать программу из стандартных модулей, представленных графическими элементами. При этом программы выглядят наглядно, исключаются ошибки распространенные в лингвистических языках программирования. В целом системы ориентированы на то, чтобы инженер-специалист в области автоматизации работал с понятным ему технологическим контроллером (блоком управления), а не с мудреной системой команд, памятью и прерываниями компьютера.
Системы подготовки программ представляют собой интегрированные комплексы программ в операционной среде Windows (все реже в DOS) и включают в себя графические средства создания программ (редакторы), компиляторы, средства интерактивного диалога, настройки и отладки проектов. Они функционируют на персональном компьютере, с помощью которого может производиться и отладка программы непосредственно на объекте. Назначение кнопок и порядок работы с объектами совпадают с общепринятыми в Windows соглашениями. Все действия производятся в режиме интерактивного диалога путем выбора соответствующих опций из последовательно возникающих окон. Все манипуляции с объектами осуществляются с помощью мыши.
|
|
|
Системы подготовки программ состоят из двух частей: системы программирования и системы исполнения (рис. 1. 26). Система программирования содержит средства подготовки проектов, менеджер проектов и средства их отладки.
Р и с. 1. 26. Архитектура системы подготовки программ
Работа в системе подготовки программ начинается в менеджере проекта. В целом менеджер проектов в себе объединяет:
· конфигуратор контроллера;
· редактор переменных;
· менеджер программ;
· компиляторы.
В конфигураторе контроллера последовательно осуществляются следующие действия:
· выбирается аппаратная платформа контроллера (семейство контроллеров);
· выбирается тип вычислительного (процессорного) модуля внутри платформы;
· указываются системные установки, такие как наличие сети, сторожевого таймера, настройки компилятора;
· выбираются типы используемых модулей ввода/вывода контроллера;
· осуществляется привязка переменных к входам и выходам соответствующих модулей.
После определения состава периферийных блоков система автоматически устанавливает адреса аналоговых и дискретных входов/выходов этих блоков и в дальнейшем при создании собственно программы Вы сможете использовать лишь допустимые диапазоны адресов. Кроме этого указание процессорного модуля позволит при компиляции программы создавать загружаемый код с учетом конкретного распределения памяти, допустимых диапазонов переменных и других ресурсов.
Описание переменных и способов доступа к ним осуществляется в редакторе переменных. Программа может содержать следующие базовые типы объектов:
· переменные;
· константы;
· комментарии;
· функциональные блоки.
Как правило, поддерживаются такие типы переменных как двоичные, целые, вещественные и с плавающей запятой. Типы констант соответствуют основным типам переменных.
|
|
|
Любой переменной могут быть присвоены следующие атрибуты:
· Public – глобальная переменная, может использоваться всеми программами проекта;
· Network – переменная доступна другим участникам сетевого обмена.
По отношению к входам и выходам контроллера переменные могут иметь признак:
· Input – входная переменная, логически соединенная с входом контроллера;
· Output – выходная переменная, логически соединенная с выходом (выходами) контроллера.
· типы переменных, связанные с работой конкретных функциональных узлов, например, таймерные.
По умолчанию менеджер проекта предлагает переменным системные имена, которые указывают на конкретный тип переменной и ее адрес подключения в контроллере, но пользователь может называть переменные собственными символьными именами. Редактор переменных позволяет создавать символьную таблицу, с помощью которой устанавливается соответствие между физическими адресами переменных и присваиваемыми им символьными именами.
Менеджер программ содержит листы программ, выполняет обычные операции над файлами этих программ. Программа (основной блок) может состоять из множества функциональных блоков, находящихся друг с другом в определенных отношениях, образующих иерархическое дерево. Функциональные блоки могут активизироваться при запуске системы, выполняться в каждом цикле работы контроллера или активизироваться лишь при выполнении тех или иных условий.
Собственно программирование осуществляется с помощью специального графического редактора. При этом пользователь с помощью мыши устанавливает элементы программы в поле программы, соединяет их связями, присваивает связям имена переменных. Имена могут непосредственно назначаться в поле программы или вызываться из списков символьной таблицы. Все шаги по составлению программы записываются в файл-сценарий, благодаря чему можно производить откат к предыдущему состоянию (Undo) и возврат к правкам (Redo). Редактор может включать разметку поля, масштабировать изображение, автоматически изменяет изображение указателя мыши в зависимости от типа операции.
|
|
|
Обычно редакторы построены так, чтобы «подталкивать» программиста использовать принцип иерархического проектирования – создавать программы в виде отдельных функциональных блоков. Этот механизм является инструментом для облегчения разработки и улучшения «читабельности» программы, когда конкретный функциональный блок (для других языков – подпрограмма) полностью описывают управление выделенной частью технологического процесса.
В редакторах может быть предусмотрен механизм вызова внешних процедур, написанных на других языках, таких как ассемблер, С, Pascal.
Менеджер программ содержит листы программ, выполняет обычные операции над файлами этих программ. Программа (основной блок) может состоять из множества функциональных блоков, находящихся друг с другом в определенных отношениях, образующих иерархическое дерево. Функциональные блоки могут активизироваться при запуске системы, выполняться в каждом цикле работы контроллера или активизироваться лишь при выполнении тех или иных условий.
После создания программы ее необходимо отладить. Для этого блок отладки системы подготовки программного обеспечения содержит:
· загрузчик программ;
· сетевой драйвер;
· средства осциллографирования;
· средства удаленной отладки.
В процессе отладки можно осуществлять оперативный мониторинг процесса, осциллографирование (наблюдение на экране монитора) любых переменных в реальном времени, подбор параметров регулирования, исправление и мгновенную перекомпиляцию проекта, доступ к любой справочной информации об объекте.
Готовый проект компилируется, после чего полученный код системы исполнения загружается в контроллер. Многие системы программирования являются независимыми по отношению к аппаратной платформе целевого контроллера, поэтому в своем составе они содержат специальный инвариантный компилятор, который использует информацию об аппаратной платформе контроллера и его конфигурации.
В одних случаях программа в контроллер может загружаться, по каналу последовательной связи, в других с помощью внешне программируемой микросхемы (специального блока) памяти. В загружаемый код автоматически встраивается драйвер сетевого обмена, который обеспечивает мониторинг и отладку.
Приведем несколько примеров пакетов для создания программного обеспечения контроллеров.
Система ULTRALOGIC предназначена для разработки программ промышленных контроллеров с помощью простых инструментальных средств, используя в качестве языка программирования язык функциональных блоковых диаграмм. ULTRALOGIC представляет собой интегрированный комплекс программ в операционной среде DOS или Windows и включает в себя графические средства, компиляторы, средства интерактивного диалога, настройки и отладки проектов. ULTRALOGIC функционирует на IBM PC совместимом компьютере, с помощью которого может производиться и отладка программы на объекте. Пакет позволяет осуществлять оперативный мониторинг процесса, осциллографирование любых переменных в реальном времени, простой подбор параметров регулирования, быстрое исправление и мгновенную перекомпиляцию проекта, удаленную отладку, доступ к любой справочной информации об объекте
|
|
|
Программирование контроллеров серии S-200 SIMATIC фирмы Siemens осуществляется с помощью программного пакета STEP7-Micro/WIN. Построенный на базе «оконной» технологии он существенно облегчает процесс программирования в формах представления STL («список команд») или LAD («контактный план»). SТЕР7 Мiсго/Win позволяет выполнять все операции по конфигурированию и параметрированию контроллеров, а также решать вопросы конфигурирования и программирования сетей, устройств человеко-машинного интерфейса. Применяется стандартизированная система команд.
Фирма Omron представляет пакет автоматизации CX, который содержит программные средства настройки, программирования, запуска, наблюдения и обслуживания для всех своих контроллеров.
Для работы с контроллерами Quantum фирмой Шнайдер Электрик создан программный пакет Concept. Это современный инструмент для ОС Windows, предоставляющий единую многоязыковую среду для программирования систем управления. Используя знакомые стандартные редакторы в одном приложении, пользователи могут создавать и интегрировать подпрограммы управления, коммуникаций и диагностики.
Concept дает программисту возможность создавать библиотеки производных функциональных блоков, или DFB, которые можно многократно использовать в прикладной программе. Эти блоки могут создаваться при помощи языков функциональных блок-схем (FBD), релейной логики (LАD), структурированного текста (STL) или списка инструкций (IL). В случае, если какой-то алгоритм или участок логики, например, логики запуска двигателя, нужно изменить, то программисту нужно будет сделать изменение только один раз.
К основным характеристикам пакета Concept можно отнести следующее:
•легко доступные интерфейсы, возможность повторного использования программ, мощные функции поиска, продвинутые графические редакторы и контекстная помощь, упрощающие программирование, документирование и поддержку системы;
•наличие обширнейших библиотек функциональных блоков, сгруппированных по типам. Помимо групп блоков, соответствующих стандарту МЭК, таких, как элементы логики, таймеры, счетчики и т. д., существуют группы элементов для регулирования, нечеткого управления, системной конфигурации и диагностики, коммуникаций и т. д.;
•мощные функции поиска, позволяющие искать переменные, обнаруживать ошибки и определять неиспользованные переменные;
•возможность создания элементарных функциональных блоков или EFB, при помощи языка C для наиболее сложных алгоритмов и приложений; •программный эмулятор работы контроллера, позволяющий производить отладку программ без подключения к реальному контроллеру;
•поддержка языка релейной логики 984 и наличие конвертера для импорта программ, написанных на языке Modsoft – основного средства разработки программ для контроллеров предыдущего поколения;
•возможность локального и удаленного программирования с использованием интерфейсов Modbus, Modbus Plus и TCP/IP Ethernet.
Необходимо выделить возможности программного обеспечения Concept в режиме горячего резервирования:
•Программирование в режиме " он-лайн" без останова контроллера.
•Внесение изменений в программу основного контроллера без остановки.
•Возможность обновления операционной системы в основном и резервном контроллерах без прерывания процесса.
Для контроллеров серии WAGO-I/O-SYSTEM фирма WAGO предоставляет созданный ею инструмент для программирования WAGO-I/О-PRO. С помощью него осуществляется и отладка системы – он позволяет визуализировать состояния входов и выходов. Программное обеспечение просто в установке и не требует для своей работы подключения к промышленной сети. Пакет работает в ОРС-стандарте.
|
|
|
