7.4. Методика выбора программного обеспечения для программирования плк и пк.
7.4.1. Выбор ПО для программирования ПЛК.
Проблема выбора той или иной системы для программирования ПЛК обычно решается сама
при выборе конкретного ПЛК.
Практически каждый производитель ПЛК поставляет в комплекте с оборудованием программное обеспечение для данного контроллера. Такое ПО применимо чаще всего к конкретному типу ПЛК, а иногда только к одному из них. Так, например, фирма Schneider Electric
выпускает ряд пакетов: - PL7 – для программирования ПЛК TSX Micro и TSX Premium; пакет Concept - для TSX Momentum и TSX Quantium. Также существуют свои программирования для
ПЛК Telio и Twido. Но, например, все контроллеры фирмы GE Fanuc программируются при помощи пакета Versa Pro.
В настоящее время подавляющее большинство ПЛК (исключая РС-Based-контроллеры) программируются на языках стандарта IEC 61131-3, причем переход от одного пакета к другому не требует значительных затрат времени на обучение.
В стандарте IEC 61131-3 описаны 5 языков, разбитые на 2 группы:
1. Текстовые языки:
- IL (Instruction List) – список инструкций;
- ST (Structured Text) – структурированный текст
2. Графические языки:
- LD (Ladder Diagram) – язык диаграмм лестничной логики;
- FBD (Function Block Diagrame) – язык программ функциональных блоков;
- SFC (Sequential Function Chart) – язык последовательных функциональных схем.
Приведем краткую характеристику наиболее часто используемых языков программирования.
LD – язык программирования, представляющий собой графическую интерпретацию процесса
разработки релейно-контактных схем. Он является одним из наиболее распространенных языков программирования ПЛК. Удобен для программирования небольших задач дискретной логики. Программы, написанные на языке LDЮ состоят из ступеней, которые выполняются последовательно, слева-направо. Каждая ступень состоит из набора графических элементов (ячеек),
ограниченных слева и справа условными шинами питания. Левая шина соответствует исходному питанию схемы, Правая соответствует выходу схемы, сигнал в котором появляется после замыкания всех контактов и выполнения всех логических условий. Так например,:
н.о. контакт (замыкается, когда
битовая переменная, которая управляет
им, принимает значение 1).
н.з. контакт (замкнут,
когда битовая переменная, которая
управляет им, принимает
значение 0).
IL – текстовый язык программирования. Программа, написанная на языке IL , состоит из набора инструкций, выполняемых ПЛК последовательно. Каждая инструкция состоит из кода инструкции и операнда. Пример инструкции: LD%I1.0, где LD – код инструкции, %I1.0 – операнд.
ST – язык структурированного текста используется для создания программ, состоящей из алфавитно-цифровых символов.
Основными инструкциями языка ST являются:
- битовые инструкции;
- арифметические и логические инструкции для слов и двойных слов;
- инструкции арифметические для чисел с плавающей запятой;
- инструкции сравнения слов, двойных слов и чисел с плавающей запятой;
- числовые преобразования;
- инструкции для таблиц;
- инструкции для строк из символов;
- инструкции для алфавитно-цифрового сравнения;
- инструкции для управления временем;
- программные инструкции;
- управляющие инструкции;
- инструкции предметной области (связь, ПИД-регулирование и др.)
SFC – язык последовательных функциональных схем позволяет формулировать логику программ на основе чередующихся процедурных шагов и транзакций (условных переходов). Является комплексом большого числа программных единиц: программ, функциональных блоков,
функций.
Основой языка послужила модель «сетей Петри» (разделение системы на множество простых функций).
FBD – язык программ функциональных блоков описывает функции преобразования входных переменных контроллера в выходные в виде сочетания элементарных функциональных блоков.
Каждый функциональный блок представляет собой прямоугольник, внутри которого ставится обозначение функции, выполняемой блоком.
Примеры функциональных блоков FBD:
NOT, AND, OR, XOR, SET, RESET (функции двоичного типа);
RETOURN, GOTO, CALL (функции управления);
ADD, SUB, DIV, MUL (арифметические операции);
ABS, EXPT, LOG, SQRT (математические функции);
ACOS, ASIN, ATAN, COS, SIN, TAN (тригонометрические функции).
Общее резюме: примеры программирования на языках IEC 61131-3 смотреть в книге Харазова В.Г. ИАСУТП, п.4.2., с.367.
Вернемся к выбору языка программирования. Основной критерий выбора - наличие в программном обеспечении контроллера наибольшего количества языков стандарта IEC 61131-3. Так
система PL7 позволяет программировать на 4-х языках. Пакет Concept позволяет программировать на всех 5-х языках. А вот, единая система программирования компании GE Fanuc - Versa Pro.-всего на 2-х языках (IL и LD), что осложняет разработку приложений.
РС-Based-контроллеры являются более гибкими с точки зрения выбора программного обеспечения. Так, например, пакет ISAGRAF позволяет программировать на языках стандарта IEC 61131-3 большое количество контроллеров различных производителей.
7.4.2. Выбор SCADA– систем для промышленных компьютеров.
Рассмотрим основные показатели, определяющие выбор той или иной SCADA– системы для реализации выбранного проекта. Отметим, что полнота требований определяется спецификой технологического процесса.
Как правило, SCADA– система состоит из следующих компонентов, тесно связанных друг с другом:
- инструментальная система, позволяющая создавать конфигурацию объекта автоматизации;
- средства сбора первичной информации с устройств нижнего уровня;
- средства обработки первичной информации;
- средства хранения информации с возможностью её пост-обработки;
- средства регистрации событий и сигналов об аварийных ситуациях;
- средства визуализации и представления данных.
В связи с этим основными требованиями к SCADA– системам являются:
SCADA– система должна иметь:
- понятный интерфейс построения мнемосхем;
- изменяемую библиотеку шаблонов;
- удобную систему привязки объектов с данными и событиями.
2. В инструментальной системе должна решаться задача генерации отчетов.
3. В SCADA– систему должна быть заложена возможность архивирования и удаления документов.
4. В SCADA– систему должна быть заложена возможность подключения определенного набора
драйверов, разработанных фирмой производителем.
5. SCADA– система должна предоставить широкий выбор функций регистрации:
- события должны регистрироваться в моменты возникновения;
- должна быть регистрация всех действий оператора (запуск, аварийный останов, изменение контрольных показателей);
- регистрация ошибок и событий внутри системы управления (аппаратные тревоги, сведения об обмене данными, ошибки системы и тд.);
- запись информации о событиях в моменты их появления производится либо через определенные интервалы времени, либо при изменении параметра на некоторую величину;
-обработка информации о параметрах ТП в рамках SCADA– системы сводится, как правило,
к построению графиков.
6. SCADA– система должна иметь хорошие эксплуатационные характеристики:
- удобство использования;
- устойчивость системы;
- самодиагностика;
- самовосстановление после сбоя;
- по возможности, русский язык.
Таким образом, основными функциями SCADA– систем являются следующие:
cбор и обработка принимаемых данных в реальном масштабе времени с реализацией функций телеуправления;
ведение оперативных баз данных, архивов результатов, изменений и событий;
организация межуровневого обмена данными в 2-х уровневых диспетчерских системах.
Обмен данными в системах сбора и передачи данных может осуществляться:
- по выделенным физическим линиям связи;
- по коммутируемым телефонным каналам с использованием стандартных модемов;
- по каналам, образованным установками уплотнения проводных каналов связи;
- с использованием высокочастотных каналов на ЛЭП;
- по радиосвязи.
Возможность взаимодействия SCADA– систем с системами управления, уже функционирующими на объекте.
Большинство производителей SCADA– систем обеспечивают свои продукты драйверами, позволяющими им беспрепятственно вписываться в уже существующие системы.
На нескольких предприятиях та или иная SCADA– система принята в качестве корпоративного стандарта:
- in Touch на предприятиях Лукойл;
- iFIX на ПО «Пикалевский глинозем»;
- Trace Mode на комбинате «Северо-Никель».
На других предприятиях в системах управления различными процессами используются разные SCADA– системы. Такая ситуация имеет место на предприятиях, не имеющей единой информационной сети, автоматизацией которых занимаются различные структурные подразделения.