ПЛЦ програмски језици и софтверска платформа аутоматизације ЦоДеСис

Узмите за пример најједноставнији задатак: притисните тастер 1 секунду након што оператер истовремено притисне два тастера у притиснутом стању. Стога гарантујемо да су обе руке оператера заузете и даћемо му времена да прати спремност машине. Најједноставније решење је спајање контаката оба тастера у низу и постављање електронског релеја помоћу тајмера. Ако тајмер омогућава подешавање времена кашњења, тада ће таква шема пружити одређену флексибилност система, али не превисоку.

Било који додатни услови, на пример, захтев за контролисањем секвенце притиска тастера, довешће нас у тешку ситуацију - биће приморани да мењамо круг увођењем додатних релеја. То није тежак проблем, под условом да се таква потреба јавља изузетно ретко.

Али у условима конкурентне производње, време потребно за улазак новог производа на тржиште је пресудно и зато када је реч о флексибилној аутоматизованој производњи, прилагођавање опреме мора се извршити брзо, уз минималне трошкове.

Додатни проблем је повећавање сложености система управљања током развоја производње и појаве додатних функција (компликације алгоритма рада).

Било који стручњак за аутоматизацију суочио се и са проблемом изградње система контроле опреме у том предметном подручју о коме он није довољно упознат: недостатак јасне изјаве проблема, појава нових услова када се опрема уведе, могу онемогућити успешну реализацију пројекта.

Било је потребно креирати контролни уређај, чији би се алгоритам рада могао изменити без поновног постављања шема ожичења контролног система, и као резултат тога се појавила логична идеја да се управљачки системи замене „тешком“ логиком рада (скуп релеја, регулатора, тајмера итд.) аутомати са програмибилном логиком рада. Тако рођен програмибилни логички контролери (ПЛЦ-и). Први пут су ПЛЦ-и коришћени у САД-у за аутоматизацију производње монтажних водова у аутомобилској индустрији (1969.).

Пошто је дефиниција „програмибилног логичког контролера“ била „програмабилна“, скоро одмах се поставило питање, како програмирати ПЛЦ?

Алгоритамски програмски језици рачунара тога времена били су оријентисани на решавање рачунарских проблема. Професија програмера сматрана је изузетно ретком и тешком; није било таквих стручњака ни на једном производном месту. Идеална опција би била да аутоматски дијаграм кругова релејних машина аутоматски преведе у ПЛЦ програме.

Зашто не? Тако се појавио ПЛЦ језик кругова релејских контаката (РЦС или ЛД у лествици дијаграма на енглеским изворима). Технолог би могао да „црта“ управљачки круг на екрану програмске станице ПЛЦ. Дијаграм је, наравно, приказан не графички, већ помоћу условних симбола.

На пример, горе описани задатак може се програмирати на следећи начин:

Са леве и десне стране таквог програма видимо вертикалне магистрале повезане водоравним круговима. Кругови се могу састојати од њихових контаката и неких додатних елемената (на пример, тајмера) спојених паралелно или у низу. Са десне стране, сваки круг завршава калемом релеја. Контакти овог релеја заузврат могу бити присутни и у осталим круговима. Дакле, могуће је направити прилично сложен склоп сличан функционалности као прави релејни круг.

Прве програмске станице били су веома гломазни уређаји које је превозило неколико људи. Ипак, ПЛЦ-ови су почели активно замењивати још гломазније и, што је најважније, релеј ормаре за аутоматизацију „круте“ логике.

Физички, ПЛЦ је једна или више јединица са специфичним сетом излаза и улаза за повезивање сензора и актуатора (види Слику 1).

Логика његовог рада описана је у софтверу, а изводи га уграђени микропроцесор. Као резултат тога, потпуно исти ПЛЦ-ови могу обављати потпуно различите функције. За промјену алгоритма рада нису потребне измјене хардвера.

Сл. 1. Принцип рада ПЛЦ-а

Развој електронике довео је до запањујуће минијатуризације ПЛЦ-ова. Данас постоје минијатурни програмибилни контролери опремљени малим екраном и уграђеним програмским могућностима, такви контролери се називају програмибилни релеји. Типични задаци програмабилних релеја су веома једноставни локални системи који имају до десетак улаза и неколико излазних релеја снаге.

Писање сложенијег програма помоћу уграђеног даљинца није лако. Слично томе, можемо лако откуцати СМС текст на тастатури мобитела, али чак и уношење неколико страница текста, да не спомињемо велике количине, изгледа проблематично. За то постоје лични рачунари (ПЦ) који људима пружају много удобније услове за рад.

Један модерни ПЛЦ може заменити десетине регулатора, стотине тајмера и хиљаде релеја. Употреба рачунара за програмирање таквог система уопште није тешка. Коришћење рачунара као ПЛЦ програмске станице је најважније решење данас. Ово не само да поједностављује програмирање, већ и решава проблеме архивирања пројеката, припреме документације, визуелизације и моделирања. Рачунар пружа погодан универзални алат за програмирање најједноставнијих локалних задатака на ПЛЦ-у, као и за аутоматски систем управљања процесом.

Имајте на уму да када говоримо о ПЛЦ програмирању, увек се враћамо на то како овај процес учинити једноставним и практичним за људе. Чини се да ће једном програмирани ПЛЦ радити годинама и није јако важно хоће ли његов програм изгледати лијепо, главна ствар је да добро функционира.

Назалост, није тако. Потреба за променом програма у ПЛЦ-у јавља се редовно понекад и неочекивано. Стога га треба написати тако да га свака особа, а не само њен аутор, може брзо разумети и брзо извршити потребна побољшања. Рећи да су програми написани за ПЛЦ није сасвим тачно.

Све програме написао је човек и намењени су људском читању. Било који алат за програмирање на крају даје микропроцесору упуте у својим машинским кодовима. Нема разлике за њега на ком језику је програм написан.

Горе споменуто ЛД језик изумљен је у САД-у током периода аутоматизације релеја. Мода за ПЛЦс дошла је у Европу мало касније, када су релејни ормарићи већ успешно замењени ормарићима са логичким круговима. Стога се појавила потреба за проналаском других програмских језика разумљивих новој генерацији инжењера.

Тако су се у Немачкој појавили језици једноставних текстуалних упутстава које подсећају на алата за склапање (ИЛ). У Француској графика језици функционалних блок дијаграма (ФБД) и дијаграми на високом нивоу који описују фазе и услове прелазака (Грапхсет, савремени СФЦ). Такође су коришћени и језици који се користе за програмирање рачунара (Пасцал, Басиц). Крајем седамдесетих развила се изузетно тешка ситуација.

Сваки произвођач ПЛЦ-а (укључујући СССР) развио је свој програмски језик, па су ПЛЦ-ови различитих произвођача софтверски неспојиви, а поред тога постојао је проблем неподударности хардвера. Замена ПЛЦ-а производом другог произвођача постала је огроман проблем.Купац ПЛЦ-а био је приморан да користи производе само једне компаније или троши енергију за учење различитих језика и средстава за набавку одговарајућих алата.

Као резултат тога, 1979. године, у оквиру Међународне електротехничке комисије (ИЕЦ), створена је посебна група техничких стручњака за проблеме ПЛЦ-а. Задаћа јој је била да развије стандардне захтеве за хардвер, софтвер, правила инсталације, тестирање, документацију и ПЛЦ комуникације.

1982. године објављена је прва верзија верзије стандарда која је добила име ИЕЦ 1131. Због сложености резултирајућег документа одлучено је да се разбије на неколико делова, трећи део стандарда „ПЛЦ програмски језици“ посвећен је програмским питањима.

Пошто је ИЕЦ прешао на 5 дигиталних симбола од 1997. године, тачан назив за међународну верзију дела стандарда посвећеног програмским језицима ПЛЦ-а је ИЕЦ 61131-3. Радна група ИЕЦ-а донијела је прилично оригиналну одлуку. Из читаве разноликости програмских језика ПЛЦ-а који су постојали у време развоја стандарда идентификовано је 5 језика који су највише коришћени.

Спецификације језика су финализиране тако да је било могуће користити стандардизирани скуп елемената и типова података у програмима написаним на било којем од ових језика. Овај приступ ИЕЦ-а критизирао је више пута, али време је доказало исправност ове одлуке.

Примена таквог приступа омогућила је привлачење стручњака из различитих области знања (и, што је посебно важно, различитих квалификација) за програмирање истог ПЛЦ-а: специјалци за аутоматску релеј (па чак и електричари), програмери у ЛД-у, стручњаци из области полуводичких кругова и аутоматског управљања за кога уобичајени језик је ФБД, програмери са искуством писања програма за рачунаре на језику монтаже (одговара ИЛ језику за ПЛЦ-ове), на језицима високог нивоа (СТ језик), чак и онима који су далеко од Технологи програмирања добили су своје програмско средство - СФЦ језик.

Иако увођење ИЕЦ програмских система није у потпуности напуштало услуге професионалних програмера (међутим, тај циљ није постављен), већ је смањило квалификационе захтеве и, самим тим, трошкове плаћања рада ПЛЦ програмера. Стандардизација језика омогућила је (бар делимично) решење проблема зависности корисника ПЛЦ-а од одређеног произвођача.

Сви модерни ПЛЦ-ови опремљени су програмским алатима ИЕЦ 61131-3, који поједностављују рад корисника контролера (можете користити ПЛЦ-ове разних компанија без трошкова за преквалификацију) и истовремено уклања бројне проблеме произвођачима ПЛЦ-а (ПЛЦ компоненте можете користити и од других произвођача).

Стандард је значајно проширио могућности на тржишту рада за специјалисте за ПЛЦ програмирање. Као што аутомеханичар са стандардним сетом алата може да изврши поправак било ког дела (осим нестандардног) машине било које компаније, тако ће и специјалиста који је проучавао језике ИЕЦ 61131-3 моћи да утврди програм било којег модерног ПЛЦ-а. То је омогућило да се смањи и зависност компаније од стручњака за програмирање ПЛЦ-а, као и стручњака од компаније.

Данас је водећа позиција на тржишту за ИЕЦ програмске системе ЦоДеСис комплекс Немачка компанија 3С-Смарт Софтваре Солутионс ГмбХ. Користи га 190 компанија широм света, а већина ових компанија су водећи произвођачи опреме и / или индустријских система за аутоматизацију.

У Русији су ПЛЦ-ови са ЦоДеСис добро познати стручњацима; асортиман производа произведених под контролом ових ПЛЦ-ова је огроман. ЦоДеСис укључује 5 специјализованих уредника за сваки од стандардних програмских језика:

• Списак упутстава (ИЛ),

• Функционални блок дијаграми (ФБД),

• Контактни кругови релеја (ЛД),

• Структурирани текст (СТ),

• Секвенцијалне графиконе функција (СФЦ).

Уређивачи подржавају велики број помоћних алата који убрзавају унос програма. То су помоћник за унос, аутоматска декларација варијабле, интелигентна корекција уноса, истицање боје и контрола синтаксе током уноса, скалирање, аутоматско постављање и повезивање графичких елемената.

У једном пројекту можете комбиновати програме написане на неколико ИЕЦ језика или користити један од њих. Не постоје посебни захтеви за избор језика. То је искључиво због личних преференција.

Најпопуларнији језик у Русији је СТ. Ово је језик текста који је благо прилагођени Пасцал. Други најпопуларнији графички језик је ФБД, а следи ЛД. Поред алата за припрему програма, ЦоДеСис укључује интегрисани програм за уклањање погрешака, емулатор, алате за визуализацију и управљање пројектима, ПЛЦ и конфигураторе мреже.

Састојивање још једне неочекиване идеје, коју су заједнички генерисали корисници ЦоДеСис-а, било је добровољно удруживање произвођача ПЛЦ-а који подржавају ЦоДеСис у непрофитну организацију ЦоДеСис Аутоматион Аллианце (ЦАА). Суштина идеје је претворити произвођаче производа за индустријску аутоматизацију који подржавају ЦоДеСис у партнере (колико је то могуће на конкурентном тржишту) и неутрализирати последице конкуренције произвођача за кориснике ПЛЦ-а.

Уместо да намерно стварају техничке препреке које спречавају кориснике да лако користе производе друге компаније, чланови ЦАА намерно предузимају мере како би обезбедили компатибилност својих производа.

Корисник може бити сигуран да ће његов ЦоДеСис апликативни програм радити у било којем контролеру било које компаније која је члан ЦАА. Корисник може бити сигуран да су алате које користи (ЦоДеСис) провериле хиљаде корисника широм света. Корисник може увек разговарати о својим потешкоћама и добити праву помоћ широког круга колега који имају искуства у решавању таквих проблема.

Брокарев А.З., Петров И.В. Компанија "ПРОЛОГУЕ"