С помощью каких средств может быть записана программа пользователя в плк

Программируемый логический контроллер (ПЛК) — законченное изделие, имеющее физические входы, выходы, интерфейсы и человеко-машинный интерфейс.

Отличие ПЛК от контрольно-измерительных приборов заключается в отсутствии жестко прописанного алгоритма работы. За счет этого на ПЛК можно реализовывать практически любые алгоритмы управления, но сам алгоритм управления должен создать непосредственно пользователь контроллера. Для создания алгоритма, его тестирования и записи в контроллер используется среда программирования.

Для программирования контроллеров ОВЕН ПЛК используется среда программирования CoDeSys v.2.3. CoDeSys (используется для программирования контроллеров ОВЕН ПЛК)

Среда CoDeSys разработана немецкой компанией 3S-Software для программирования контроллеров различных производителей. Так, с помощью этой же среды программируются контроллеры Wago, Beckhoff, ABB. Полный список контроллеров, программируемых на CoDeSys приведен в http://www.automation-alliance.com/index-shtmi7aa partner. CoDeSys включает в себя следующие основные компоненты:

Один ПЛК DVP-SS2 вместо кучи проводов. За 10 минут без мигрени и платного ПО

• система исполнения;
• среда программирования.

Среда программирования. Графическая оболочка, устанавливается на ПК. Служит для создания проекта, его отладки, и перевода в машинный язык (компилирование). Среда программирования включает:

• редактор, компилятор и отладчик МЭК-проектов;
• поддержку всех 5 языков программирования МЭК;
• средства построения и конфигурирования периферийных модулей ввода/вывода ПЛК (PLC Configuration);
• средства создания визуализации;
• средства коммуникаций (сетевые переменные, ОРС-сервер, DDE-сервер). Среда программирования CoDeSys поставляется в комплекте с контроллером (на CD), для покупателей контроллеров ОВЕН — бесплатно.

Target-файлы (набор файлов целевой платформы) Необходимы для того, чтобы указать среде программирования, для како го типа контроллера пишется проект. Target-файлы содержат в себе системную информацию о подключаемом ПЛК:

• наличие и тип физических входов и выходов контроллера;
• описание ресурсов контроллера;
• расположение данных в МЭК-памяти.

Данная информация используется средой программирования CoDeSys при создании проекта и загрузке его в ПЛК. Каждая модель ОВЕН ПЛК имеет соответствующий набор Target-файлов. Перед созданием проекта необходимо установить Target-файл, соответствующий типу контроллера и прошивке. Target-файлы поставляются на CD в комплекте с ПЛК, а также доступны для загрузки с сайта www.owen.ru. Для инсталляции Target-файлов в среду программирования CoDeSys используется программа InstallTarget, которая устанавливается на ПК вместе со средой программирования CoDeSys. Прошивка. Системное программное обеспечение ПЛК. Управляет работой контроллера на аппаратном уровне (уровень драйверов для аппаратных устройств внутри контроллера — описывает их взаимодействие). Каждый произведенный контроллер изначально имеет прошивку. Новые версии прошивки создаются для внесения исправлений в работу контроллера либо для добавления новых функций. Замена версии прошивки ПЛК может производиться пользователем самостоятельно с помощью стандартного кабеля для программирования, поставляемого в комплекте с ПЛК, и программы перепрошивки, доступной на сайте www.owen.ru. Иногда изменение прошивки влечет за собой необходимость смены Target-файла. Определить версию прошивки и Target-файла можно стандартными средствами ОС Windows — программой «Гипертерминал», либо используя ресурс CoDeSys — PLC Browser. Не рекомендуется изменять прошивку контроллера в отсутствие необходимости. Цикл ПЛК. Программы, написанные для исполнения на ПК и ПЛК, различаются. Исполнение программы в ПЛК происходит циклически. Это означает, что в течение заданного интервала времени (времени цикла ПЛК) система исполнения:

• считывает значения из области входов;
• вызывает и один раз выполняет не обходимую программу (PLC_PRG по умолчанию);
• пройдя алгоритм от начала и до конца, записывает результаты его работы в память выходов.

Затем эти операции повторяются вновь. Время цикла ПЛК зависит от объема и сложности программы ПЛК. Для простой программы время цикла ОВЕН ПЛК составляет 1 мс, для более сложных программ оно может увеличиться. Реальную длительность цикла можно узнать, подключив модуль Statistic в окне PLC Configuration. Время опроса датчиков или подключенных сетевых устройств, а также время изменения состояния выходов не связаны напрямую со временем цикла ПЛК. Работа с интерфейсами, входами и выходами и исполнение цикла ПЛК производятся параллельно. Память входов-выходов (МЭК-память) Выделенная область памяти, предназначенная для хранения данных, поступающих с физических (сетевых) входов или передаваемых на физические (сетевые) выходы контроллера. В начале каждого цикла своей работы ПЛК считывает значения из памяти входов (обозначается %I) и использует в соответствии с пользовательским алгоритмом. В конце цикла полученные (вычисленные) значения записываются в память выходов (обозначается %Q). Запись значений, полученных с физических входов в область входов, и передача значений из области выходов на физические выходы производится параллельно выполнению цикла ПЛК с помощью специальных внутренних драйверов. В зависимости от типа лицензии ПЛК, размер этой области памяти может быть ограничен 360 байтами или не ограничен. Лицензия (размер памяти входов/выходов). Существуют лицензии двух типов:

• L (low) — в ПЛК с такой лицензией есть ограничение на размер памяти ввода/вывода до 360 байт. Это означает, что к такому контроллеру возможно подключение ограниченного количества сигналов с помощью модулей ввода/вывода, панелей оператора и других устройств;
• М (medium) — контроллер с такой лицензией не имеет указанного ограничения, количество подключаемых внешних модулей ограничено лишь пропускной способностью интерфейсов связи.

Выбор типа лицензии необходимо сделать перед приобретением контроллера. Ограничение в контроллерах с лицензией типа L накладывается только на память входов/выходов и ни на что более. Проект (проектCoDeSys). Включает в себя:

• написанные пользователем программы (POU), описывающие алгоритм работы ПЛК;
• конфигурирование периферийного оборудования и драйверов ввода/вы вода (PLC Configurations);
• визуализации процесса управления (Visualizations) и т.д.

Все эти компоненты хранятся в одном файле с расширением *.pro. Проект однозначно связан с версией target-файла. При смене версии target-файла или замене модели ПЛК необходимо внести изменения в проект с тем, чтобы устранить несоответствия между версиями. Языки МЭК (языки программирования контроллеров). Стандартом МЭК предусмотрено 5 языков программирования ПЛК: IL, LD, FBD, ST, SFC. При разработке проекта пользователь может выбрать любой из языков для написания конкретного программного модуля (POU). В рамках одного проекта могут присутствовать программные модули, написанные на разных языках. В CoDeSys поддержаны все 5 языков, а также один дополнительный:

• II (Instruction List) — Список инструкций — язык программирования, напоминающий ассемблер Siemens STEP7. Все операции производятся через ячейку памяти, «аккумулятор», в который программа записывает результаты произведенных действий.

• LD (Ladder Diagram) — Релейные диаграммы -графический язык программирования, использующий принципы построения электрических схем. С помощью элементов «контакт» и «катушка» пользователь собирает схему прохождения сигнала. Язык удобен для реализации логических алгоритмов работы с дискретными сигналами.

• FBD (Functional Block Diagram) -Диаграмма функциональных блоков -графический язык программирования. Все действия и операторы, используемые в данном языке, представляются в виде функциональных блоков (ФБ). ФБ имеют входы и выходы определенных типов, которые могут быть связаны между собой. Помимо стандартных ФБ пользователь может вставлять в алгоритм собственные POU, созданные в рамках данного проекта или реализованные в подключенных к проекту библиотеках. В CoDeSys реализован улучшенный язык программирования с помощью функциональных блоков, получивший обозначение CFC.

• ST (Structured Text) — Структурный текст — текстовый язык программирования, схожий с языком высокого уровня (С, Pascal). Язык ST удобен для реализации сложных вычислений, циклов и условий, для работы с аналоговыми сигналами.

• SFC (Sequentional Functional Chart) — Последовательные функциональные схемы — графический язык, приспособленный для создания последовательности этапов алгоритма работы. Каждый этап реализуется на любом удобном для пользователя языке. Язык удобен для создания алгоритмов управления сложными процессами, имеющими несколько ступеней, написания моделей автоматов.

Визуализация. Специальный редактор, встроенный в среду программирования CoDeSys для создания экранов с пользовательскими мнемосхемами. На экране визуализации можно добавить простые геометрические объекты, кнопки, графики, таблицы, гистограммы, элементы ввода и вывода ин формации. В одном проекте может быть создано несколько окон визуализации, вызываемых с помощью кнопок либо другими способами. Просматривать созданные окна можно:

• с помощью программы CoDeSys HMI. Демо-версия программы устанавливается при установке среды программирования CoDeSys на ПК пользователя;
• для контроллеров, имеющих встроенный дисплей, — непосредственно на дисплее контроллера;
• с помощью любого Web Браузера (Internet Explorer, FireFox. ). Для этого производитель контроллеров должен обеспечить поддержку CoDeSys Web server в своем контроллере.

PLCconfiguration(Конфигурация ПЛК). Специальное окно в среде программирования CodeSys, позволяющее настраивать драйверы ввода/вывода и периферийный обмен по интерфейсам ПЛК. С помощью данного ресурса производится настройка:

• связи ПЛК с модулями расширения, GSM-модемом, панелями оператора или другими устройствами, подключаемыми к контроллеру по сетевым интерфейсам и через поддерживаемые протоколы ОВЕН, Modbus, Modbus TCP и DCON;
• настройка входов и выходов ПЛК для подключения датчиков и исполни тельных механизмов;
• для контроллеров ОВЕН можно настраивать модуль статистики (сервисные данные о контроллере) и модуль архиватора. Полное описание работы с PLC Configuration для контроллеров ОВЕН ПЛК есть на компакт-диске, поставляемом в комплекте с контроллером.

TargetSettings(Настройка целевой платформы). В этом окне CodeSys выбирается целевая (аппаратная) платформа, с которой будет использоваться текущий проект, и задаются настройки выбранной платформы. При создании нового проекта диалог выбора целевой платформы открывается автоматически. Выбор платформ ограничен числом установленных на вашем компьютере наборов файлов целевой платформы (Target-файлов). Выбор платформы определяет базовые параметры генератора кода и функциональность доступных в системе команд. Некоторые параметры целевой платформы доступны для изменения (это определяется производителем контроллера):

• целевая платформа (тип контроллера);
• распределение памяти;
• общие параметры;
• сетевые настройки;
• визуализация.

БиблиотекиCoDeSys Файл с расширением *.lib, содержащий совокупность уже созданных программных модулей. Библиотеки часто содержат следующие программные модули:

• реализованные функции стандартных вычислений (сложение, вычитание, умножение, счетчики времени, триггеры и т. д.);
• реализованные функции сложных алгебраических вычислений (тригоно метрические и логарифмические функции, преобразования типов данных, генераторы сигналов, П-, ПИ-, ПИД-регуляторы, интеграторы, графики);
• реализованные функции, позволяющие работать со специализированны ми и низкоуровневыми функциями контроллера.

Библиотеки могут быть созданы:

• создателем среды программирования CoDeSys (Standart.lib, Util.lib, SysLibTime.lib и т. д.);
• производителем контроллеров (компанией ОВЕН созданы библиотеки PID_Regulator.lib, UNM.lib);
• непосредственно конечным пользователем — пользователь сам может создавать библиотеки, включая в них программные модули, написанные единожды, но которые ему могут в дальнейшем понадобиться.

Элементы библиотек становятся доступны для использования при подключении библиотеки к конкретному проекту. Подключение библиотек производится с помощью ресурса Library manager (Менеджер библиотек). Library Manager (Менеджер библиотек). Служит для подключения в проект библиотек — как стандартных, так и пользовательских. Содержит список всех библиотек, которые связаны с проектом. Взятые из библиотек POU (программные модули), типы данных и глобальные переменные можно использовать так же, как определенные пользователем. Пользовательская память. Встроенная в контроллер память. Объем доступной памяти составляет порядка 3 Мб. Может быть использована пользователем для ведения архивов данных и событий, для хранения исходных файлов проекта, созданного в среде программирования CoDeSys, и любых других файлов. При отключении питания все файлы сохраняются и могут быть выгружены из контроллера при после дующем включении (например, с помощью PLC_IO или PLC Browser). Аппаратные часы реального времени. Встроены в ПЛК. Работают даже при выключенном питании контроллера благодаря встроенному в ПЛК аккумулятору. Дата и время могут быть заданы с помощью PLC Browser или системной библиотеки SysLibTime.lib. Использование значения часов реального времени в работе алгоритма ПЛК также производится с помощью элементов библиотеки SysLibTime.lib. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ (ЭМС) — способность технического средства (ТС) функционировать с заданным качеством в заданной электромагнитной обстановке и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим ТС. УСТОЙЧИВОСТЬ К ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ПОМЕХЕ (ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ) — способность ТС сохранять заданное качество функционирования при воздействии на него внешних помех с регламентируемыми значениями параметров. Основные стандарты по электромагнитной совместимости. Приборы ОВЕН относятся к классу оборудования А, предназначенному для применения в промышленных зонах, и проходят обязательное тестирование на помехоустойчивость с учетом требований следующих основных стандартов по ЭМС:

• ГОСТ Р 51317.6.2 (МЭК 61000-6-2) «Устойчивость к электромагнитным помехам технических средств, применяемых в промышленных зонах»;
• ГОСТ Р 51522 (МЭК 61326-1) «Электрическое оборудование для измерения, управления и лабораторного применения».

Программирование ПЛК (программируемых логических контроллеров). Введение.

Источник: studfile.net

Программирование ПЛК

Без пользовательской программы ПЛК является бесполезной коробкой, поскольку обработка состояния входов в состояние выходов осуществляется с помощью программы. Поэтому, прежде чем использовать ПЛК, его нужно программировать. Некоторые простейшие ПЛК имеют небольшой жидкокристаллический экран и специальные кнопки, с помощью которых можно вводить программу, но это очень сложно, трудоемко и сопряжено с большим количеством ошибок. Основным способом программирования ПЛК является использование компьютера со специализированным программным обеспечением. Далее готовая программа загружается в ПЛК либо через последовательный порт RS-232 или через промышленную сеть (рисунок 2.1).

Field Виз (Промышленная сеть)

Рисунок 2.1 — Способы программирования ПЛК

Инструментальное программное обеспечение для ПЛК делятся на две группы: специальные, разрабатываемые изготовителями ПЛК для своих моделей (например, LOGO! Soft Comfort для ПЛК LOGO! фирмы Sie mens) и универсальные, с помощью которых можно программировать ПЛК различных фирм (CodeSys, Trace Mode и т.д.).

Поначалу программы для ПЛК писались на общепринятых языках: от ассемблера и машинных кодов до Паскаля и С. Однако со временем выяснилось, что для крупного завода с сотнями систем управления нужно содержать целый отдел программистов, разбирающихся в десятке архитектур процессоров и контроллеров. Кроме того, на производстве может существовать довольно обширный круг задач, когда изменение программы и даже корректировка алгоритмов управления может выполняться чаще, чем раз в сутки, причем решение об изменении принимает технолог, инженер или оператор. Поэтому стали разрабатываться более простые, наглядные языки программирования ПЛК, доступные обычному инженеру. Все это многообразие языков нуждалось в систематизации и стандартизации.

В 1979 году в рамках МЭК была создана специальная группа технических экспертов по проблемам ПЛК, включая аппаратные средства, программирование, монтаж, тестирование, документацию и связь.

Первый вариант стандарта МЭК 61131 был опубликован в 1982 году. Ввиду сложности получившегося документа было решено разбить его на несколько частей. В настоящее время стандарт включает следующие части.

• 1. Общая информация.
• 2. Требования к оборудованию и тестам.
• 3. Языки программирования.
• 4. Руководства пользователя.
• 5. Спецификация сообщений.
• 6. Промышленные сети.
• 7. Программирование с нечеткой логикой.
• 8. Руководящие принципы применения и реализации языков ПЛК.

Третий раздел этого стандарта (МЭК 61131-3) посвящен языкам программирования ПЛК. Согласно ему, стандартными считаются пять языков программирования (рисунок 2.2). Три графических языка:

• — Ladder Diagram (LD, LAD, PKC) — язык релейной логики;
• — Function Block Diagram (FBD) — язык функциональных логических блоков;

— Sequential Function Chart (SFC) — язык последовательных функциональных диаграмм.

Два текстовых языка:

Instruction List (IL) — список инструкций (аппаратно-независимый низкоуровневый ассемблероподобный язык);

Structured Text (ST) — Текстовый Паскалеподобный язык программи

Function Block Diagram (FBD) Графические языки

Ladder Diagram (LD)

Sequential Flow Chart (SFC)

Текстовые языки structured Text (ST)

Instruction List (IL)

%IX1 (» PUSH BUTTON »)

Z ;= X — INT_TO_REAL (bFB.OUTl);

IF Z>57.0 THEN aFB(A:=0, B: Z is OK»); END IF

Рисунок 2.2 — Языки программирования ПЛК

Включение в стандарт пяти языков объясняется в первую очередь историческими причинами. Разработчики стандарта столкнулись наличием огромного количества различных вариаций похожих языков программирования ПЛК. Вошедшие в стандарт языки созданы на основе наиболее популярных языков программирования наиболее распространенных в мире контроллеров.

Текстовые языки программирования предназначены, в первую очередь, для программистов, а более простые, графические языки, доступны для понимания и применения любому инженеру или технологу.

После принятия стандарта появилась возможность создания аппаратно-независимых библиотек. Это регуляторы, фильтры, управление сервоприводом, модули с нечеткой логикой и т.д. Наиболее удачные, отработанные востребованные библиотеки становятся коммерческими продуктами.

Все производители ПЛК соблюдают требования стандарта МЭК 61131-3. Специалист, прошедший обучение по программе, включающей стандарт МЭК 61131, сможет работать с ПЛК любой фирмы.

Все простейшие ПЛК обычно программируются на языке релейных схем (Ladder Diagram) и языке функциональных логических блоков (FBD). Рассмотрим эти языки программирования более подробно.

Источник: bstudy.net

Языки программирования PLC: LD, FBD, SFC, ST, IL, CFC

Контролер – это управляющее устройство. Действительно функциональным он становится только тогда, когда вы создаете и запускаете программу по его использованию.

Отсюда вытекает главная задача программируемого логического контролера – исполнение программы, которая осуществляет руководство технологического процесса.

Какой набор программ доступен для ПЛК? В принципе любой набор возможен. Главное, чтобы размер свободных ресурсов, данного инструмента, вам был не помехой. Разработчик получает широкие возможности по написанию программ.

Что же необходимо, чтобы осуществить программирование контроллера? Во – первых нужен программист, который бы досконально разбирался в данном вопросе. Во – вторых необходим сам компьютер и конечно пакет разработки.

Функционал средств разработки

Обычно пакет разработки поставляется за дополнительную плату. Хотя в принципе часто встречается, что данный пакет уже изначально включен в программное обеспечение по инсталляции.

Какой функционал предлагает среда разработки?

1. Большой набор библиотек, программные блоки, определенные процедуры и готовые шаблоны.
2. Инструментарий для проверки, тестированию и запуску программы на компьютере минуя контроллер.
3. Также предложен инструмент для автоматизации документирования программы, которая была создана, в пределах принятых стандартов.

И наконец необходимо отметить главное достоинство – это поддержка порядка шести языков программирования. Единственным недостатком является то, что совместимость программ реализована на низком уровне. Производители ПЛК не пришли к унификации и каждый выпускает, данное устройство, со своей программной средой.

Виды языков программирования для ПЛК

LD (Ladder) – это среда разработки, которая основана на графике. Своего рода, она представляет собой подобие релейной схемы. Разработчики данного стандарта считают, что использование такого вида программной среды существенно облегчает переобучение инженеров релейной автоматики на ПЛК.

К главным недостаткам, данного языка программирования, можно отнести неэффективность при обработке процессов с большим количеством аналоговых переменных, так как он построен для представления процессов с дискретным характером.

FBD ( Диаграмма Функциональных Блоков) – здесь также используется графическое программирование. Образно говоря, FBD определяет собой некую множественность функциональных блоков, которые имеют соединения между собой (вход и выход).

Данные связи являются переменными и выполняют пересылку между блоками. Каждый блок в отдельности может представлять определенную операцию( триггер, логическое “или” и т.д.). Переменные задаются с помощью определенных блоков, а цепи выхода могут иметь связи с конкретными выходами контроллера или связи с глобальными переменными.

• Язык SFC

SFC ( Sequential Function Chart) – может использоваться с языками ST и IL, он также основан на графике. Принцип его построения близок к образу конечного автомата, данное условие относит его к самым мощным языкам программирования.

Технологические процессы, в данном языке, построены по типу определенных шагов. Структура шагов состоит из вертикали, которая идет сверху вниз. Каждый шаг – это конкретные операции. Описать операцию можно не только с помощью SFC, но и с помощью ST и IL.

Как только шаг выполнен, то идет действие по передачи управления следующему шагу. Переход между шагами может быть двух видов. Если на шаге выполнено какое – то условие и дальнейшим действием является переход на следующий шаг, значит – это условный переход. В случае же, если происходит полное выполнение всех условий на данном шаге и только потом осуществляется переход на следующий шаг, то-это безусловный переход.

Недостатком SFC можно считать, что в процессе работы может быть активировано несколько шагов, не в параллельных потоках. Поэтому необходим глобальный контроль со стороны программиста.

ST ( Структурированный Текст) – относится к языкам высокого уровня и имеет много сходного с Pascal и Basic.

ST позволяет интерпретировать более шестнадцати типов данных и имеет возможность работать с логическими операциями, циклическими вычислениями и т.д.

Небольшим недостатком можно определить отсутствие графической среды. Программы представлены в виде текста и данное условие усложняет освоение технологии.

IL ( Список Команд) – язык подобен Ассемблеру, обычно используется для кодировки блоков по отдельности. Плюсом является то, что данные блоки имеют большую скорость работы и низкую требовательность к ресурсам.

CFC ( Continuous Flow Chart) – относится к языкам высокого уровня. В принципе – это явное продолжение языка FBD.

Процесс проектирования состоит из использования готовых блоков и размещения их на экране. Далее происходит их настройка и размещения соединений между ними.

Каждый блок – это управление определенным технологическим процессом. Здесь идет основной уклон на технологический процесс, математика уходит на второй план.

Источник: www.asutpp.ru