Средства технологического программирования контроллеров


Специфика работы с контроллерами по сравнению с обычными офисными компьютерами состоит не только в ориентации на работу с платами ввода-вывода, но и в преимущественном использовании языков технологического программирования. Как правило, на промышленных предприятиях с контроллерами работают не программисты, а технологи, хорошо знающие специфику объектов управления и технологического процесса. В связи с этим для программирования контроллеров стандартом IEC 61131.3 определены следующие пять языков программирования.

SFC (Sequential Function Chart) – язык последовательных функциональных схем, т.е. графический набор шагов и переходов, объединенных логическими условиями. Язык предназначен для реализации алгоритмов последовательного управления. Действия внутри шагов описываются на других языках (FBD,LD, ST, IL).

LD (Ladder Diagram) – язык лестничных диаграмм. По другому еще называют языком релейно-контактных схем. Традиционный графический язык релейных блокировок, в котором разработчик изображает необходимые релейные схемы, что хорошо знакомо профессиональным электрикам и специалистам в области автоматики.

FBD (Function Block Diagram) - язык функциональных блоковых диаграмм. Графический конфигуратор с набором типовых программных модулей. Наиболее распространенный язык. Он определяет взаимосвязь и поведение составляющих его функций, функциональных блоков, отдельных фрагментов программ. Язык определяет протекание сигналов между процессорными элементами;

ST (Structured Text) - язык структурированного текста. Язык типа Pascal, поддерживающий структурное программирование. Он может использоваться для программирования комплексных функциональных блоков любой сложности, используемых внутри других языков, написания процедур и переходов в языке SFC, дополняет другие языки стандарта;

IL (Instruction List) - язык инструкций. Текстовый язык низкого уровня типа Ассемблера, но без ориентации на конкретную микропроцессорную архитектуру. С его помощью можно создавать быстродействующие программные модули. Он может, в частности, использоваться для программирования логических функций.

Два графических языка: LD и FBD являются основными, а остальные языки служат дополнениями к ним.

Важно отметить, что использование данного стандарта полностью соответствует концепции открытых систем, а именно, делает программу для контроллера независимой от конкретного оборудования - ни от типа процессора, ни от операционной системы, ни от плат ввода-вывода.

4. Промышленная локальная сеть. Обычно выделяют, по назначению и функциям коммуникации, двух видов:

- промышленные сети, связывающие контроллеры между собою и с рабочими станциями операторов,

- полевые каналы и сети, связывающие контроллеры с удаленными (выносными) блоками ввода/вывода и с интеллектуальными приборами.

Эти коммуникации не имеют четкой разделяющей их границы, некоторые сети могут использоваться для обоих указанных целей, поэтому они обычно объединяются общим наименованием - Fieldbus, что в буквальном переводе обозначает "полевая шина", а обычно в русском языке принято называть "промышленная сеть". Промышленную локальную сеть называют также промышленной шиной.

Шина это средство обеспечения взаимодействия близко расположенных объектов. Характерной особенностью шины как устройства является тот факт, что все взаимодействующие компоненты подключаются к шине одинаковым образом. Шины тем или иным образом присутствуют на всех уровнях автоматизации. В настоящее время наиболее распространены следующие топологии сетей.

1) Общая шина.

Рис. 6. Топология сети «Общая шина».

- возможно подключение / отключение устройств во время работы;

- опасность потери связи при одиночном обрыве;

- присутствие общего трафика во всей системе;

- широко используется для сильно распределенных объектов (дешевизна).

2) «Кольцо».

Рис. 7. Топология сети «Кольцо».

- хорошая пропускная способность;

- высокая стоимость;

- нерациональное использование сетевого трафика;

- потеря синхронизации всей сети в случае отказа хотя бы одного из узлов.

3) «Звезда».

Рис. 8. Топология сети «Звезда».

 

- дополнительная защита сети от выхода узлов из строя;

- опасность аварии при выходе из строя устройства связи;

- оптимизация трафика.

Промышленная сеть обладает рядом специфических особенностей, выделяющих ее в отдельный класс, отличный от информационных сетей:

- работа в режиме реального времени;

- необходимость предсказуемости времени передачи сообщений и гарантия их доставки по назначению;

- отсутствие передаваемых больших массивов информации;

- обязательная повышенная надежность передачи данных в промышленной среде (в частности, при электромагнитных помехах);

- предпочтительная работа на недорогих физических средах;

- возможность больших расстояний между узлами сети;

- упрочненная механическая конструкция аппаратуры сети.

Если выделить из промышленных сетей подкласс чисто полевых сетей, то они призваны подключать к контроллерам расположенные непосредственно по месту нахождения оборудования блоки ввода/вывода, а также интеллектуальные датчики и исполнительные механизмы. Для их распространения требуется, чтобы каждое подключаемое к сети устройство (в том числе, любой прибор) имело вычислительный ресурс, т. е. было бы интеллектуальным. Тогда подключение приборов к контроллерам становится цифровым, децентрализованным; они объединяются между собою цифровой, двунаправленной, последовательной коммуникационной сетью; при этом каждый прибор будет обслуживать двунаправленную связь. Подкласс чисто полевых сетей по сравнению с общими промышленными сетями отличается значениями основных характеристик сетей: меньшей длиной сети, меньшей скоростью, меньшим объемом передаваемых данных за цикл, меньшей стоимостью сетевых компонентов.

Последнее время появился международный стандарт на промышленную и полевую управляющие сети - стандарт IEC 61158. По этому стандарту следующие сети признаны стандартными промышленными управляющими сетями:

- Technical specification TS 61158;

- ControlNet;

- Profibus;

- P-Net;

- Foundation Fieldbus;

- SwiftNet;

- WorldFip;

- Interbus.

Следует подчеркнуть, что из всех этих сетей подавляющее распространение в мире получили сети Profibus и Foundation Fieldbus.

5. Уровень АРМподробно рассматривается во втором разделе данного пособия, посвященном SCADA-системам.

6. Сервер(управляющая ЭВМ). На уровне управляющих ЭВМ решаются следующие задачи:

- управление технологическими контроллерами;

- ведение архивов технологической информации;

- обеспечение работы автоматизированных рабочих мест (АРМов).

На рисунке 2 показана структура, при которой задачи управления и ведения архивов разделены между двумя вычислительными машинами. В реальности, уровень управляющих ЭВМ может быть представлен различными архитектурами, от одиночной вычислительной машины до больших вычислительных систем (мейнфреймов), объединенных в локальную сеть рабочих станций и серверов. Очевидно, что для обеспечения функционирования уровня управляющих ЭВМ необходимо специализированное программное обеспечение. В качестве такого программного обеспечения используются системы SCADA.

Использование систем SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) – (системы диспетчерского управления и сбора данных) является в настоящее время основным и наиболее перспективным методом управления сложными динамическими системами. Именно на принципах диспетчерского управления строятся крупные автоматизированные системы в ряде отраслей промышленности и народного хозяйства.

Всю совокупность программного обеспечения SCADA-систем можно подразделить на две большие группы.

1) Серверное ПО.Данное ПО предназначено для:

- обеспечения процесса управления технологическим оборудованием;

- ведения архивов данных;

- обеспечения двусторонней связи АРМов и технологического оборудования.

2) Прикладное ПО.Данное ПО выполняет следующие функции:

- реализация АРМ на локальных рабочих станциях;

- обеспечение пользовательского интерфейса.

Также прикладное ПО предоставляет средства проектирования АРМов, алгоритмов управления, связей с технологическими контроллерами и т.д.

 

 



Дата добавления: 2018-11-26; просмотров: 986;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.02 сек.