PLC programozási nyelvek és CoDeSys automatizálási szoftverplatform

Vegyük a legegyszerűbb példát: be kell kapcsolnia a nyomást 1 másodperc után, miután a kezelő egyszerre tartja a két gombot nyomott állapotban. Ezért garantáljuk, hogy a kezelő mindkét keze elfoglalt, és időt ad neki neki a gép készenlétének ellenőrzésére. A legegyszerűbb megoldás az, ha a két gomb érintkezőit sorba köti, és elektronikus relét helyez egy időzítővel. Ha az időzítő lehetővé teszi a késleltetési idő beállítását, akkor egy ilyen rendszer a rendszer bizonyos rugalmasságát biztosítja, de nem túl magas.

Bármilyen további feltétel, például a gombnyomások sorrendjének vezérlésének követelménye nehéz helyzetbe hozza minket - kénytelenek leszünk megváltoztatni az áramkört további relék bevezetésével. Ez nem nehéz probléma, feltéve, hogy ilyen igény rendkívül ritkán merül fel.

A versenyképes gyártás körülményei között azonban egy új termék piacra lépéséhez elengedhetetlen az idő, ezért rugalmas rugalmas automatizált gyártás esetén a berendezést gyorsan, minimális költségekkel kell elvégezni.

További probléma a vezérlőrendszer komplexitásának növekedése a termelés fejlődésével és a kiegészítő funkciók megjelenésekor (a működési algoritmus komplikációi).

Bármelyik automatizálási szakembernek szembesülnie kellett egy olyan vezérlőrendszer kiépítésének problémájával abban a tárgykörben, amelyet nem ismeri eléggé: a probléma világos meghatározásának hiánya, a berendezések bevezetésekor új feltételek kialakulása lehetetlenné teheti a projekt sikeres végrehajtását.

Kell létrehozni egy vezérlőkészüléket, amelynek működési algoritmusát a vezérlőrendszer bekötési rajzának újbóli megváltoztatása nélkül meg lehet változtatni, és ennek eredményeként logikus ötlet merült fel a vezérlőrendszerek „kemény” működési logikával történő felváltására (relék, szabályozók, időzítők stb.) automata programozható logikával. Így született programozható logikai vezérlők (PLC-k). A PLC-ket először használták az USA-ban az autóipar összeszerelő sorozatgyártásának automatizálására (1969).

Mivel a „programozható logikai vezérlő” meghatározása „programozható” volt, szinte azonnal felmerült a kérdés, hogyan kell programozni a PLC-t?

Az akkori számítógépek algoritmikus programozási nyelvei a számítási problémák megoldására irányultak. A programozó szakmáját rendkívül ritkanak és nehéznek tartották, egyetlen szakembernél sem volt ilyen szakember. Ideális megoldás az lenne, ha a relé gépek kapcsolási rajzát automatikusan lefordítanánk PLC programokba.

Miért nem? Tehát a PLC-ben megjelent A relé-érintkező áramkörök nyelve (RCS vagy LD az angol források létradiagramjában). A technikus „újrarajzolhatja” a vezérlőáramkört a PLC programozó állomás kijelzőjén. A diagramot természetesen nem grafikusan, hanem feltételes szimbólumok segítségével ábrázolták.

Például a fent leírt feladat a következőképpen programozható:

Balra és jobbra egy ilyen programban vízszintes áramkörökkel összekapcsolt függőleges teljesítménybuszokat látunk. Az áramkörök érintkezőikből és néhány további elemből (például egy időzítőből) állhatnak, amelyek párhuzamosan vagy sorosan vannak csatlakoztatva. Jobbra mindegyik áramkör relétekerccsel ér véget. A relé érintkezői viszont más áramkörökben is lehetnek. Így lehetőség van egy meglehetősen összetett áramkör elkészítésére, amely funkcionálisan hasonló egy valódi reléáramkörhöz.

Az első programozó állomások nagyon terjedelmes eszközök voltak, amelyeket több ember szállított. Ennek ellenére a PLC-k elkezdték aktívan cserélni még nagyobb terjedelmű, és ami a legfontosabb - relé automatizálási szekrényeket „merev” logikával.

Fizikailag a PLC egy vagy több blokk, amely rendelkezik egy speciális kimeneti és bemeneti készlettel az érzékelők és a hajtóművek csatlakoztatásához (lásd 1. ábra).

Működésének logikáját a szoftver írja le, és a beépített mikroprocesszor hajtja végre. Ennek eredményeként pontosan ugyanazok a PLC-k teljesen eltérő funkciókat tudnak végrehajtani. A működési algoritmus megváltoztatásához nincs szükség hardveres változtatásokra.

Ábra. 1. A PLC működésének alapelve

Az elektronika fejlődése a PLC-k lenyűgöző miniatürizálásához vezetett. Manapság vannak olyan miniatűr programozható vezérlők, amelyek apró kijelzővel és beépített programozási lehetőségekkel vannak felszerelve, ezeket a vezérlőket programozható reléknek nevezzük. A programozható relék tipikus feladatai a nagyon egyszerű helyi rendszerek, amelyek akár tucat bemenetet és több teljesítményrelé-kimenetet tartalmaznak.

Bonyolultabb program írása a beépített távirányítóval nem könnyű. Hasonlóképpen, könnyen beírhatunk SMS-t egy mobiltelefon billentyűzetére, de még több oldal szöveges beírása is problémásnak tűnik. Ehhez vannak olyan személyi számítógépek (PC-k), amelyek sokkal kényelmesebb munkakörülményeket biztosítanak az emberek számára.

Egy modern PLC több tucat szabályozót, időzítő százakat és több ezer relét cserélhet. Egy ilyen számítógép programozása egyáltalán nem nehéz. A PC használata PLC programozó állomásként az uralkodó megoldás. Ez nem csak egyszerűsíti a programozást, hanem megoldja a projektek archiválásának, a dokumentáció előkészítésének, a megjelenítésnek és a modellezésnek a problémáit is. A számítógép kényelmes univerzális eszközt biztosít a legegyszerűbb helyi feladatok programozásához egy PLC-n, valamint egy automatikus folyamatvezérlő rendszert.

Felhívjuk figyelmét, hogy amikor a PLC programozásról beszélünk, mindig arra gondolunk, hogyan lehet ezt a folyamatot egyszerűvé és kényelmesebbé tenni az emberek számára. Úgy tűnik, hogy ha egyszer egy beprogramozott PLC évekig működik, nem nagyon fontos, hogy a program szépen néz ki, főleg az, hogy jól működik.

Sajnos ez nem így van. A PLC programjának megváltoztatásának szükségessége rendszeresen és váratlanul felmerül. Ezért úgy kell megírni, hogy bárki, nem csak a szerzője, gyorsan megértse és gyorsan megtegye a szükséges fejlesztéseket. Nem teljesen helyes azt mondani, hogy a programokat a PLC-nek írták.

Az összes programot az ember írta, és emberi olvasásra szolgál. Bármely programozó eszköz végül utasításokat ad a mikroprocesszornak gépi kódjaiban. Számának nincs különbsége a program nyelvén.

A fent említett LD nyelv az USA-ban találta fel a relé automatizálás idején. A PLC-k divatja egy kicsit később jött Európába, amikor a relés szekrényeket már sikeresen kicserélték logikai áramkörökkel ellátott szekrényekre. Ezért felmerült a szükségesség más programozási nyelvek feltalálására, amelyek érthetőek lesznek a mérnökök új generációja számára.

Tehát Németországban megjelentek az egyszerű szöveges utasítások nyelvei, amelyek hasonlítanak az összeszerelőre (IL). Franciaországban, grafika funkcionális blokkdiagram nyelvek (FBD) és az átmenetek szakaszát és feltételeit leíró magas szintű diagramok (Graphset, modern SFC). A számítógépek programozásához használt nyelveket (Pascal, Basic) szintén használtuk. A hetvenes évek végén rendkívül nehéz helyzet alakult ki.

Minden PLC gyártó (beleértve a Szovjetuniót is) saját programozási nyelvet fejlesztett ki, ezért a különféle gyártók PLC-jei szoftverekkel nem kompatibilisek voltak, emellett a hardver összeférhetetlenségének problémája is volt. A PLC cseréje másik gyártó termékével óriási problémává vált.A PLC vásárlóját arra kényszerítették, hogy csak egy vállalat termékeit használják fel, vagy energiát költenek különféle nyelvek és pénz megtanulására a megfelelő eszközök megszerzésére.

Ennek eredményeként 1979-ben a Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC) keretében felállítottak egy speciális műszaki szakértői csoportot a PLC problémáira. Feladata volt a hardverre, a szoftverre, a telepítési szabályokra, a tesztelésre, a dokumentációra és a PLC kommunikációra vonatkozó szabványkövetelmények kidolgozása.

1982-ben megjelent a szabvány első tervezetének változata, amely IEC 1131. nevet kapott. A kapott dokumentum bonyolultsága miatt úgy döntött, hogy több részre bontja, a „PLC programozási nyelvek” szabvány harmadik része a programozási kérdésekre szól.

Mivel az IEC 1997 óta átvált 5 digitális jelölésre, a szabványnak a PLC programozási nyelveire fordított részének nemzetközi változatának helyes neve az IEC 61131-3. Az IEC munkacsoport meglehetősen eredeti döntést hozott. A szabvány kifejlesztésének idején létező PLC programozási nyelvek teljes változatából öt, a legszélesebb körben használt nyelvet azonosítottak.

A nyelvi specifikációkat véglegesítették, hogy lehetõvé váljon az ezen nyelvek bármelyikére írt programokban szabványosított elemek és adattípusok használata. Az IEC ezt a megközelítést többször kritizálták, ám az idő bizonyította e döntés helyességét.

Egy ilyen megközelítés megvalósítása lehetővé tette a különféle tudásterületek (és ami különösen fontos, különböző képesítésekkel rendelkező) szakemberek vonzását ugyanazon PLC programozásához: relé automatizálási szakemberek (és még villanyszerelők) programozását LD-ben, szakemberek a félvezető áramkörök és az automatikus vezérlés területén, akiknek a szokásos nyelv az FBD, programozók, akik tapasztalattal vannak írva a számítógépeket számítógépekre szerelési nyelven (ez megfelel az IL nyelvnek a PLC-k számára), magas szintű nyelveken (ST nyelv), még azoktól is, A programozási technikusok megszerezték programozási eszközüket - az SFC nyelvet.

Bár az IEC programozó rendszerek bevezetése nem hagyta el teljesen a professzionális programozók szolgáltatásait (ezt a célt azonban nem tűzték ki), de lehetővé tette a képesítési követelmények és ennek megfelelően a PLC programozók munkabérének csökkentését. A nyelvek szabványosítása lehetővé tette (legalább részben) a PLC-felhasználó adott gyártótól való függőségének problémájának megoldását.

Az összes modern PLC IEC 61131-3 programozó eszközökkel van felszerelve, amely egyszerűsíti a vezérlők használóinak munkáját (különféle vállalatok PLC-jeit is felhasználhatja átképzési költségek nélkül), és ugyanakkor számos problémát kiküszöböl a PLC gyártók számára (más gyártók PLC alkatrészeit is használhatja).

A szabvány jelentősen kibővítette a PLC programozás szakembereinek a lehetőségeit a munkaerőpiacon. Ugyanúgy, mint egy szabványos szerszámkészlettel rendelkező autószerelő bármely vállalkozás gépének bármely alkatrészét (kivéve a nem szabványos alkatrészeket) javítani tudja, az IEC 61131-3 nyelvét tanulmányozó szakember képes lesz kitalálni bármely modern PLC programját. Ez lehetővé tette mind a társaságnak a PLC programozási szakembertől, mind a szakembertől való függőségének csökkentését.

Manapság az IEC programozó rendszerek piacvezető helye CoDeSys komplexum A 3S-Smart Software Solutions GmbH német cég. Ezt 190 vállalat használja világszerte, ezeknek a vállalatoknak a legtöbb berendezése és / vagy ipari automatizálási rendszere gyártója.

Oroszországban a CoDeSys-szel rendelkező PLC-k jól ismertek a szakemberek számára; ezeknek a PLC-k felügyelete alatt gyártott termékek köre hatalmas. A CoDeSys 5 speciális szerkesztőt tartalmaz, minden szabványos programozási nyelv számára:

• Az utasítások listája (IL),

• Funkcionális blokkdiagramok (FBD),

• Relé érintkező áramkörök (LD),

• Strukturált szöveg (ST),

• Szekvenciális funkciós diagramok (SFC).

A szerkesztőket számos kiegészítő eszköz támogatja, amelyek felgyorsítják a program bevitelét. Ezek a bemeneti asszisztens, az automatikus változó deklarálása, az intelligens bemeneti korrekció, a színkiemelés és a szintaxisvezérlés a bevitel során, méretezés, automatikus elhelyezés és a grafikus elemek összekapcsolása.

Egy projektben összekapcsolhatja a több IEC nyelven írt programokat, vagy használhatja az egyiket. A nyelv megválasztására nincs különös követelmény. Ez kizárólag a személyes preferenciáknak köszönhető.

Oroszországban a legnépszerűbb nyelv az ST. Ez egy szöveges nyelv, amely kissé átalakított Pascal. A második legnépszerűbb grafikus nyelv az FBD, amelyet az LD követ. A program-előkészítő eszközök mellett a CoDeSys tartalmaz egy integrált hibakeresőt, emulátort, megjelenítő és projektkezelő eszközöket, PLC-t és hálózati konfigurátorokat.

Egy másik váratlan ötlet megvalósítása, amelyet a CoDeSys felhasználók együttesen generáltak, a PLC gyártók önkéntes társulása volt, amely támogatja a CoDeSys-t a non-profit szervezetbe, a CoDeSys Automation Alliance (CAA) -ba. Az ötlet lényege az, hogy a CoDeSys-et támogató ipari automatizálási termékek gyártóit partnerekké alakítsák (amennyire csak lehetséges egy versenypiacon), és semlegesítsék a gyártók közötti verseny következményeit a PLC felhasználók számára.

Ahelyett, hogy szándékosan olyan technikai akadályokat hoznának létre, amelyek megakadályozzák a felhasználókat abban, hogy könnyen használhassák egy másik cég termékeit, a CAA tagjai szándékosan intézkedéseket hoznak termékeik kompatibilitásának biztosítása érdekében.

A felhasználó biztos lehet abban, hogy a CoDeSys alkalmazásprogramja működik minden olyan vezérlőben, amely a CAA tagja. A felhasználó biztos lehet abban, hogy az általuk használt eszközöket (CoDeSys) több ezer felhasználó igazolta a világon. A felhasználó mindig megbeszélheti nehézségeit, és valódi segítséget kaphat sokféle kollégától, akik tapasztalattal rendelkeznek az ilyen problémák megoldásában.

Brokarev A.Zh., Petrov I.V. "PROLOGUE" társaság