Концепция системы на базе OPC UA

Система на базе ОРС UA может содержать множество клиентов и серверов. Каждый клиент может работать параллельно с несколькими серверами и каждый сервер может обслуживать нескольких клиентов. Пользовательское приложение (например, SCADA) может создавать комбинированные группы клиентов и серверов для ретрансляции сообщений, которыми оно обменивается с другими клиентами и серверами, как показано на рис. 2.5.

Рис. 2.6. Структура клиентской программы в стандарте ОРС UA

Клиентом при взаимодействии с ОРС сервером является прикладная программа, например, SCADA. Структура клиента показана на рис. 2.6. Клиентская программа выполняет запросы сервисов ОРС сервера через внутренний интерфейс, который является изолирующей прослойкой между программой и коммуникационным стеком. Коммуникационный стек конвертирует запросы клиентской прикладной программы в сообщения для вызова необходимого сервиса, которые посылает серверу. После получения ответа на запросы коммуникационный стек передает их в клиентскую программу.

Структура сервера ОРС UA представлена на рис. 2.7. Модули ввода-вывода, ПЛК, интеллектуальные устройства и программы, которые могут поставлять данные через ОРС сервер, обозначены на рис. 2.7 как "реальные объекты". Серверное приложение представляет собой программную реализацию функций, которые должен выполнять сервер. Взаимодействие ОРС UA сервера с клиентом выполняется через интерфейс прикладной программы (рис. 2.7), путем отправления запросов и получения ответов.

Адресное пространство OPC сервера представляет собой множество узлов, доступных клиентской программе с помощью сервисов ОРС UA. "Узлы" в адресном пространстве используются, чтобы представить реальные объекты, их определения и перекрестные ссылки. В адресном пространстве выделяется подпространство узлов, которые сервер делает "видимыми" для клиента. Видимые узлы организуются в виде иерархической структуры, для удобства навигации их клиентской программой.

Обмен данными между клиентом и сервером может выполняться как путем получения мгновенных ответов на запросы, так и по схеме "издатель-подписчик". Во втором случае клиентская программа осуществляет "подписку" на получение определенных данных, которые сервер должен будет предоставить по мере их появления. Для реализации режима подписки сервер осуществляет непрерывный контроль (мониторинг) узлов и соответствующих им реальных объектов с целью обнаружения изменений. При обнаружении изменений в данных, событиях или аварийных сигналах (алармах) сервер генерирует уведомление, которое передается клиенту по каналу подписки.

ОРС UA допускает обмен между двумя серверами. Для этого один из серверов выступает в роли клиента, второй - в роли сервера. Таким образом можно соединить несколько серверов цепочкой, при этом каждый из них будет выступать с одной стороны цепочки в качестве клиента, с другой стороны - в качестве сервера, как показано на рис. 2.5.

Для защиты уже сделанных инвестиций в OPC на базе DCOM организация OPC Foundation разработала стратегию перехода на новую технологию с применением " UA-оболочки", которая допускает обмен данными между старыми и новыми продуктами. Такая оболочка позволяет, например, DCOM OPC серверу работать с OPC UA клиентом, и наоборот.

Рис. 2.7. Структура сервера в стандарте ОРС UA

 

Тема 3. Инструментальные системы программирования ПЛК

 

Инструменты комплексов программирования ПЛК

Главная задача инструментов комплекса программирования ПЛК состоит в автоматизации работы разработчика прикладной системы. Он должен быть избавлен от рутинной работы и посто­янного «изобретения велосипеда». Хорошо организованная среда программирования сама толкает к созданию надежного, читабе­льного и пригодного для повторного применения кода.

В интегрированных комплексах программирования ПЛК сло­жился определенный набор возможностей, позволяющий отно­сить их к средствам быстрой разработки. Многие приемы являют­ся общими и для систем программирования компьютеров и, веро­ятно, покажутся вам знакомыми. Сервисные функции систем программирования не являются требованием стандарта. Но от полноты набора доступных программисту инструментов сущест­венно зависит скорость и качество его работы.

Встроенные редакторы

Классические (с командной строкой) ассемблеры и компилято­ры обрабатывают текст файла, содержащего программный мо­дуль, й формируют объектный код. Исходный текст программы записывается в любом текстовом редакторе. Интегрированная среда предполагает наличие встроенного редактора.

Текстовые редакторы

Интеграция в единую среду программирования предполагает на­личие у текстовых редакторов нескольких существенных свойств:

• возможность быстрого ввода стандартных текстовых элементов. Комбинации клавиш быстрого ввода, или контекстно-зависи­мые меню команд, предлагают мгновенную вставку в текст опе­раторов, функций, функциональных блоков. При­чем речь идет не только о стандартных элементах, но и о со­зданных программистом в текущем проекте;

• возможность быстрого автоматического дополнения ввода (CoDeSys). Например, строка: «ШР1 I 3;Вход 1» по оконча­нии ввода преобразуется в соответствии с требованиями МЭК:

«ШР1: INT := 3; (* Вход 1 *)»;

• автоматическое объявление переменных. Если при вводе текста программы вы используете новую переменную, систе­ма автоматически поместит необходимое описание в разделе объявлений. Тип переменной и начальное значение задаются в диалоговом окне. В этом помогают меню, весь ввод обычно выполняется мышью, без помощи клавиатуры;

• представление раздела объявлений переменных в виде тек­ста или картотеки таблиц, разделенных и отсортированных по функциональному значению (входные переменные, лока­льные и т. д.);

• проверка синтаксиса и автоматическое форматирование вво­да. Редактор автоматически контролирует введенный текст и выделяет цветом ключевые слова, константы и коммента­рии. В результате текст не только легко читается, но и ока­зывается синтаксически проверенным еще до трансляции;

• автоматическая нумерация строк — упрощает описание и сопровождение.

Эти возможности в существенной мере способствуют автомати­зации процесса подготовки программ и способствуют уменьше­нию числа ошибок в программах.

Графические редакторы

Графические редакторы еще более тесно связаны с контекстом конкретных языков. Они должны обеспечивать следующие воз­можности:

• автоматическая трассировка соединений компонентов. Про­граммисту вообще не приходится овать соединения. При вставке и удалении компонентов система автоматически проводит графические соединительные линии;

• автоматическая расстановка компонентов. Местоположение компонента на экране определяется автоматически с учетом порядка выполнения. Этим свойством обладают графические редакторы CoDeSys и OpenPCS. В других представленных в книге комплексах программист выбирает местоположение компонента вручную, координаты компонента сохраняются при записи проекта. Команда индикации по

• произвольное масштабирование изображения с целью наи­лучшего представления или отдельное окно общего вида. Для анализа больших разветвленных графических диаграмм удобно иметь возможность увидеть всю диаграмму или до­статочно релевантную ее часть целиком.

В режиме исполнения встроенные редакторы отображают «ожившие» тексты и графические диаграммы. При этом:

• мгновенные значения переменных видны непосредственно в окне редактора и доступны для изменения;

• активные цепи выделены жирными линиями и цветом. Для графических диаграмм наглядно отражается последователь­ность выполнения.

 

Средства отладки

Стандартный набор отладочных функций включает в себя:

• унифицированный механизм соединения с ПЛК. Работа ин­струментов отладки не зависит от способа соединения конт­роллера с отладчиком. Не имеет значения, эмулируется ли контроллер на том же самом компьютере , подклю­чен ли через последовательный порт ПК или даже располо­жен в другой стране и связан через Интернет;

• загрузку кода управляющей программы в оперативную па­мять и электрически перепрограммируемую память ПЛК;

• автоматический контроль версий кода. Проверка соответст­вия кода содержащегося в памяти ПЛК и кода полученного после текущей компиляции;

• выполнение управляющей программы в режиме реального времени;

• режим останова. Останов означает прекращение выполнения только кода управляющей программы. Все прочие фазы ра­бочего цикла выполняются. Способность наблюдать значе­ния входов и управлять выходами ПЛК вручную сохраняет­ся. В этом режиме можно проводить тестирование и настрой­ку датчиков и механизмов объекта управления;

• сброс ПЛК. Может быть несколько видов сброса. В стандарте МЭК предусмотрено два вида сброса «горячий» и «холод­ный». Первый включает перевод управляющей программы в исходное состояние и выполнение начальной инициализа­ции переменных. Во втором виде сброса добавляется началь­ная инициализация переменных, размещенных в энергоне­зависимой области памяти. В CoDeSys предусмотрен еще и «заводской» сброс (original), удаляющий пользовательскую программу и восстанавливающий состояние контроллера, в котором он поступает с завода изготовителя. Кроме того, в ПЛК может произойти аппаратный сброс путем выключения питания или перезапуска микропроцессора. Система про­граммирования должна адекватно реагировать в случае ап­паратного сброса. Детальная реакция на команды сброса определяется системой исполнения. Поэтому здесь возмож­ны некоторые отличия для разных ПЛК, даже в одной среде программирования;

• мониторинг и изменение мгновенных значений всех пере­менных проекта, включая входы-выходы ПЛК. Для удобства работы значения представляются в заданной пользователем системе счисления;

• фиксацию переменных, включая входы-выходы. Фиксиро­ванные переменные будут получать заданные значения в каждом рабочем цикле независимо от реального состояния ПЛК и действий управляющей программы. Данная функция позволяет имитировать элементарные внешние события в ла­бораторных условиях и избегать нежелательной работы ис­полнительных механизмов при отладке на «живом» объекте управления. Неуправляемая работа механизмов может при­вести к поломке и представлять опасность для окружающих людей;

• выполнение управляющей программы шагами по одному ра­бочему циклу. Применяется при проверке логической прави­льности алгоритма;

• пошаговое выполнение команд программы и задание точек останова;

• просмотр последовательности вызовов компонентов в точке останова;

• графическую трассировку переменных. Значения нужных переменных запоминаются в циклическом буфере и пред­ставляются на экране ПК в виде графиков. Запись значений можно выполнять в конце каждого рабочего цикла либо че­рез заданные периоды времени. Трассировка запускается вручную или синхронизируется с заданным изменением зна­чения определенной (триггерной) переменной;

• визуализацию — анимационные картинки, составленные из графических примитивов, связанных с переменными про­граммы. Значение переменной может определять координа­ты, размер или цвет графического объекта. Графические объекты включают векторные геометрические фигуры или произвольные растровые изображения. Визуализация может содержать элементы обратной связи, например кнопки, пол­зунки и т. д. С помощью визуализации создается изображение, моделирующее объект управления или систему операторского управления.

Средства управления проектом

Все программные комплексы обязательно содержат средства управления проектом. Эту задачу решает менеджер проекта, в обязанности которого входит:

• представление всех элементов проекта и общей его структу­ры в удобном виде. Создание, удаление, пере­именование и копирование компонентов. Автоматический вызов соответствующих редакторов для любой глубины вло­жения программных компонентов. Настройка ресурсов;

• управление процессом трансляции и сборки кода. Настройка опций транслятора;

• сравнение и выборочное слияние нескольких проектов или их версий;

• управление библиотеками. Здесь существуют две задачи. Первая — это включение необходимых библиотек в состав проекта, а вторая — это создание и сопровождение новых библиотек;

• документирование проекта. Документирование проекта в комплексах МЭК-программирования предусматривает распе­чатку всех данных проекта, включая:

♦ текстовое описание, дата создания и авторские права;

♦ описание переменных и реализацию всех компонентов проекта;

♦ ресурсы проекта — конфигурацию ПЛК, описание гло­бальных переменных, настройки задач, список и состав библиотечных модулей;

♦ таблицу перекрестных ссылок и стек вызовов;

♦ окно трассировки.

Естественно, нельзя ожидать от системы программирования полного комплекта документации в соответствии с требованиями ЕСКД. Под словами «полная документация» в руководстве по применению системы понимается только то, что по данному пе­чатному документу можно полностью и однозначно восстановить проект.

CoDeSys позволяет составить специальные файлы комментари­ев на разных языках (русский, английский и т. д.). Благодаря этому можно распечатать несколько разноязычных вариантов до­кументации одного и того же проекта без изменения в тексте про­грамм. Кроме того, система предоставляет возможность настрой­ки формата страницы документа, включая колонтитулы с вашим фирменным логотипом.

Средства восстановления проекта. В реальной жизни нель­зя исключать ситуацию, что исходные файлы проекта окажутся утраченными. В это время обязательно возникнет необходимость внести поправки в работу готовой программы. Эта задача имеет три решения.

1. Декомпиляция кода. Исполняемый код считывается из памяти ПЛК и преобразуется в МЭК-программы. Для систем ге­нерирующих машинный код эта задача практически невыполни­ма. Безусловно, можно дизассемблировать код в IL или ST. Но это ненамного лучше, чем обычное машинно-зависимое дизассем­блирование. Структура программы получится отличной от исход­ного представления. Как правило, разобраться в такой программе сложнее, чем написать заново. Для интерпретирующих систем ситуация значительно лучше. Так, OpenPCS способен восстано­вить программу из исполняемого кода IL абсолютно адекватно, естественно, с потерей комментариев. Декомпиляция — это край­няя мера. Важное практическое значение она имела во времена преобладания автономных пультов программирования ПЛК и при отсутствии надежных устройств хранения информации.

2. Сжатие всех файлов проекта и сохранение в памяти ПЛК. Современные мощные алгоритмы компрессии и существенное уде­шевление памяти делают такой подход все более популярным (MULTIPROG, CoDeSys). Безусловно, при наличии достаточного объема памяти ПЛК это наиболее удобный способ архивации.

3. Правильная организация работы. В комплекс разработчи­ка включается утилита для периодической архивации проектов и сохранения на сервере, сменных носителях, в печатном виде и от­правки по электронной почте. В архив помещаются исходные файлы, включенные в проект библиотеки, объектные файлы, тек­стовое описание архива и любые другие нужные файлы. Проме­жуточные версии проекта не перезаписываются, а хранятся неза­висимо, что позволяет осуществить быстрый откат при выборе не­удачного решения. В связи с появлением накопителей большой емкости и надежных перезаписываемых оптических носителей такой подход не имеет технических препятствий.

Средства обеспечения безопасности. Возможность просмотра и модификации проекта закрывается парольным доступом или аппаратным ключом. Посторонний человек не должен иметь воз­можности читать, распечатывать и модифицировать проект.

Сквозной (по всем программам проекта, разделам объявлений, конфигурации и др.) контекстный поиск и замена.

Средства тестирования «разумности» проекта. Вспомога­тельные средства, позволяющие отыскать странные и потенциа­льно опасные моменты в программах. Например, объявленные, но не использованные переменные, использование одной области памяти разными переменными или в разных параллельных зада­чах, п ваивание разных значений выходу ПЛК в одном рабо­чем цикле и т. д. Подобные «трюки» сами по себе не являются ошибками. Но они часто приводят к сложно обнаруживаемым па­разитным эффектам. Средства тестирования помогают отыскать тонкие места в программах, не создавая препятствий там, где эти приемы применены осмысленно.

Средства импорта и экспорта проектов в другие комплексы программирования.

Перечисленные выше средства управления проектами позво­ляют создавать высококачественные проекты с минимумом за­трат времени на это.

 

Система программирования ISaGRAF фирмы ICS Triplex ISaGRAF, Канада

Система программирования ISaGRAF представляет собой масштабируемую тех­нологию программирования контроллеров, позволяющую создавать приложения как для локальных ПЛК, так и для ПЛК, распределенных по сети [4.2].

Новая версия ISaGRAF 5.0, соответствующая стандартам МЭК 61131-3 и 61499, значительно расширяет возможности системы. Стандарт МЭК 61499 определяет ис­пользование функциональных блоков в распределенных процессах контроля и управ­ления. В качестве распределенных устройств выступают ПЛК, микроконтроллеры или интеллектуальные полевые устройства (датчики и исполнительные механизмы).

Система программирования ISaGRAF состоит из двух основных компонентов:

• системы разработки ISaGRAF Workbench;

• системы исполнения или целевой системы ISaGRAF Target.

Отличительные особенности системы ISaGRAF;

• Поддержка всех пяти языков программирования ПЛК по стандарту МЭК 61131-3 (SFC, FBD, LD, ST, IL и дополнительного языка Flow Chart). ISaGRAF позволяет объединить программы (процедуры), написанные на разных языках программи­рования, а также вставлять кодовые последовательности из одного языка в кодо­вые последовательности, написанные на др. языке программирования. Единой средой разработки для различных программно-аппаратных платформ служит ISaGRAF Workbench.

• Наличие мощного отладчика, позволяющего во время работы прикладной про­граммы контролировать значения всех переменных, кодовые последовательности.

• Поддержка протоколов Modbus RTU/TCP, CAN, Profibus, обмен данными между ПЛК по сети Ethernet (протокол TCP/IP).

• Открытость системы и возможность установки ISaGRAF-ядра на любую программно-аппаратную платформу с любыми интерфейсами ввода/вывода, сетевыми интерфейсами и функциональными блоками, программируемыми на языках «С».

• Возможность разработки драйверов для модулей ввода/вывода пользователя­ми. Для реализации драйверов под ISaGRAF необходим программный пакет ISaGRAF I/O Development Tool. К пакету прилагается документация на русском языке, объектные и исполнительные файлы целевой системы, утилиты и библио­теки для разработки драйверов.

• Наличие библиотеки готовых драйверов для работы с устройствами ввода/ вывода многих фирм-производителей (PEP Modular Computer, ABB, Motorola, Weidmuller, Industrial Computer Source, ЗЭиМ, ГК Текон и др.).

• Подсветка синтаксиса различным цветом в редакторах языков ST и IL.

• Наличие системы паролей для защиты системы ISaGRAF от несанкционирован­ного доступа.

Система разработки ISaGRAF Workbench устанавливается на PC-совместимом ПК под управлением ОС Windows NT. Система исполнения ISaGRAF Target включае т в себя ядро ISaGRAF и набор драйверов Modbus RTU/TCP Master/Slave, а также набор модулей ввода/вывода для выбранной платформы. Система в зависимости от версии работает также под управлением других ОС, в том числе Windows 2000/ХР, MS-DOS, Linux, OS-9, QNX, VxWorks, MiniOS7. Возможна работа системы ISaGRAF без ОС.

После создания приложения в ISaGRAF Workbench происходит компиляция проекта с генерированием машинонезависимого TIC-кода (Target Independent Code). Затем происходит загрузка TIC-кода приложения в целевую систему ISaGRAF Target, содержащую TIC-интерпретатор (для генерирования «С»-исполняемых файлов требуется «С»-компилятор). На одном физическом ПЛК может быть соз­дано неограниченное число ресурсов («виртуальных» ПЛК). Для каждого ресур­са декларируются переменные 3 -х типов; внутренние, входы и выходы. Это пере­менные простого типа (Boolean, Integer, Real, String, Timer), массивы и структуры. Переменные могут быть связаны с локальными устройствами ввода/вывода или с устройствами, распределенными по сети. При этом одна и та же программа может выполняться на различных ПЛК с различными ОС и различными устройствами ввода/вывода.

Связь ISaGRAF со SCADA-системами осуществляется через ОРС-сервер. Компа­ния «ФИОРД», которая является официальным представителем компании ICS Triplex ISaGRAF в России и Белоруссии, поставляет «Стартовый Пакет Разработчика». Пакет представляет собой полностью русифицированное ПО для различных уровней авто­матизации с полным комплектом документации и технической поддержкой проек­тов. В состав пакета входят приложения ISaGRAF Target, ISaGRAF Workbench, SCADA PcVue HMI Station (SCADA-система с набором драйверов для различных УСО), ISa Vue Utilities (разработка компании ФИОРД), документация Getting Started Manual (русифицированное описание продуктов ISaGRAF и PcVue) и ISaGRAF ОРС Server. Дополнительно могут быть предоставлены следующие приложения: ISaGRAF Archive (система ведения архива в контроллерах), ISaGRAF I/O Development Tool, ISaGRAF драйверы с поддержкой сетевых протоколов CAN и Profibus и Plant Vue ОРС Client Development License (автономная система класса SCADA для разработки систем сбо­ра данных и управления верхнего уровня). Plant Vue является ОРС-клиентом и под­держивает архивацию переменных в БД, работу с трендами и алармами.

Компания «Науцилус» предлагает систему ISaGRAF для ОС QNX, Linux и ПЛК МФК и ТКМ52 ГК «Текон». Компания реализовала связь ISaGRAF по сети Ethernet со SCADA-системами Real Flex, Sitex, Wizcon и iFIX на базе разработанного ОРС- сервера. При этом SCADA-системы Real Flex и Sitex работают под управлением ОС QNX, a Wizcon и iFIX — Windows NT.

Система ISaGRAF поддерживает многие аппаратные платформы: 1-7ххх, 1-8ххх и LinCon (ICP DAS), х86 (DOS, QNX, Linux), PC/104 (Eurotech), VME и Industrial PC (SBS Technologies), RTU 188 (Fastwel), CX-1000 (Beckhoff), МФК, TKM52 и P06 (ГК Текон), Р130 ISa, КРОСС и ТРАССА (ЗЭиМ), TREI и др.

Для программирования PC-based контроллеров применяется система ISaGRAF Enhanced — PC-ориентированное ПО для разработки, исполнения и визуализации приложений системы управления. Средой разработки является ISaGRAF Enhanced Workbench, в которой осуществляется настройка тревог, событий и трендов. Соз­данное в Enhanced Workbench приложение по сети Ethernet загружается в целевую систему под ОС Windows СЕ 3.0, QNX 4.25, Windows NT и др. На одном физическом ПЛК может исполняться до 16 «виртуальных» ПЛК, при этом каждый из них может использовать один или более драйверов для связи с полевым оборудованием. В со­став системы входят ОРС-сервер, Alarm&Events и Trending-модули, а также готовые драйверы устройств ввода/вывода. HMI позволяет создавать экранные формы ин­терфейса оператора и связывать их с тэгами, получаемыми от ОРС-сервера. Trending- модули позволяют вести распределенную историческую БД. Для разработки соб­ственных драйверов для целевых систем ISaGRAF Enhanced QNX 4.25 и Linux RTAI используется Driver Development Kit. ISaGRAF Enhanced Workbench поддерживает ОС Windows 95/2000/NT, а целевая система поддерживает ОС QNX 4.25, Windows СЕ 3.0 и Linux RTAI.

Последние версии ISaGRAF со средой разработки ISaGRAF Workbench поддер­живают системы контроля и управления движением по рекомендациям PLCOpen для систем с ЧПУ в станкостроении и робототехнике.

Система программирования CoDeSys фирмы Smart Software Solution GmbH (3S)

Комплекс CoDeSys представляет собой инструментальную систему програм­мирования ПЛК на языках стандарта МЭК 61131-3. CoDeSys является аппаратно­независимым комплексом разработки программного обеспечения ПЛК и поставля­ется бесплатно. Описанию комплекса посвящены работы [4.3-4.6] и публикации в журнале «Промышленные АСУ и контроллеры» (NN 2-11,2006 г. и 1, 4, 2007 г.).

Комплекс CoDeSys используется для программирования контроллеров, произво­димых как зарубежными фирмами (ABB, Beckhoff, Kontron, Moeller, WAGO и др.), так и отечественными (Fastwel, ОВЕН).

Отличительные особенности системы CoDeSys:

• Реализация языков программирования по стандарту МЭК 61131-3. Важнейшие компоненты системы написаны на языке ST. Широко используется язык SFC.

• Прямая генерация машинного кода (генератор кода CoDeSys представляет собой компилятор программы с ЯВУ в машинный код). Для генерации машинного кода в конкретный ПЛК используются специальные файлы конфигурации целевой платформы (TSP), в которых задаются тип процессора, распределение памяти и др. Генерируемый машинный код пригоден для исполнения на любых однотип­ных процессорах аппаратных средств.

• Встроенный эмулятор помогает отладить программу без контроллера и др. аппа­ратных средств. Режим эмуляции включается двумя способами: выбором None в качестве аппаратной платформы (без контроллера) и установкой Simulation mode в окне Online при работе с реальным ПЛК.

• Визуализация разрабатываемого проекта благодаря встроенным серверам дан­ных (DDE и ОРС).

• Большой набор сервисных функций, ускоряющих разработку программы.

• Использование в текстовом редакторе синтаксического цветового выделения ошибок (ключевые слова высвечиваются синим цветом, комментарии — зеле­ным, а ошибки — красным).

• Наличие демонстрационной версии SoftPLC для Windows NT/XP (2-часовые демоверсии включены в стандартный дистрибутив CoDeSys SP WinNT или CoDeSys SP RTE).

Базовый состав комплекса CoDeSys включает среду программирования на ПК с ОС Windows NT/XP/2000 и систему исполнения. Ядро системы исполнения написано на языке С. Комплекс адаптирован для работы с различными классами контролле­ров, включая PC-based контроллеры. Компанией «Пролог» выполнена русификация документации комплекса CoDeSys.

Система исполнения обеспечивает загрузку и отладку кода прикладной програм­мы. ПЛК подключается к ПК рабочего места программиста через COM-порт (RS-232) или по интерфейсам RS-422/485. Связь среды разработки на ПК и ПЛК осуществля­ется с помощью приложения — шлюза связи (gateway) на основе протокола TCP/IP. При подключении через COM-порт настраиваются параметры интерфейса — номер порта, скорость обмена, контроль паритета и число стоп-бит. Таким образом, разра­ботка программы может вестись на удаленном ПК и взаимодействовать с др. ПК по сети Internet, а с ПЛК — через модем.

Составление программы предусматривает обязательное определение типов данных. CoDeSys поддерживает набор стандартных типов данных: биты, строки, массивы, структуры и др. С помощью отладчика программы последняя может быть остановлена для проверки правильности переменных, а в режиме работы программы по циклам легко проверить правильность выполнения программы с контролем значений всех переменных (механизм графической трассировки значе­ний переменных).

При структурном программировании текст программы должен включать под­программы — программные компоненты POU. В стандарте МЭК 61131-3 определены 3 типа POU: функция (FUNCTION), функциональный блок (FUNCTION BLOCK) и программа (PROGRAM). Результаты работы функции определяются только значе­ниями ее параметров. Функциональный блок — подпрограмма с собственной струк­турой данных. Программа в CoDeSys представляет собой глобальный объект и при­меняется для больших программных модулей.

Комплекс CoDeSys включает пять языков программирования: IL, ST, LD, FBD и SFC. Программа, созданная на одном из языков программирования (например, ST), может быть конвертирована в программу на другом языке программирования (например, IL). Программы CoDeSys по МЭК 61131-3 можно экспортировать и им­портировать.

Встроенный компилятор CoDeSys V2.3 имеет генераторы кода микропроцессо­ров Intel 8051, 80x86/Pentium, Motorola MC68000, Power PC и др.

Встроенная в CoDeSys система визуализации (тренды, алармы, примитивы и др.) приближается к возможностям SCADA-систем. Созданный проект визуализации мо­жет быть использован любым ПК с помощью Win32 приложения CoDeSysHMI через Web-браузер.

При совместной разработке проекта группой программистов интеграция кли­ентских приложений и ENI-сервера осуществляется с помощью ENI 3S (ENgineering Interface — инжинирингового интерфейса 3S).

Простые системы исполнения CoDeSys работают в ПЛК без ОС. Комплекс CoDeSys SP RTE имеет собственное ядро жесткого РВ под Windows 2000/NT/XP. Есть 8-, 16- и 32-битные модификации CoDeSys SP для процессоров соответствующей раз­рядности (в основном без ОС). Однако в настоящее время 3S предлагает решения для ОС Windows NT/XP/CE, QNX и Linux. Использование CoDeSys с PC-based ПЛК расширяет возможности программирования ПЛК.

Система CoDeSys имеет программный инструментарий CoDeSys SoftMotion для управления движением (станки и обрабатывающие центры с ЧПУ и др.).

Новая версия CoDeSys V3.0 включает новые опции и полностью совместима с предыдущими версиями комплекса.

 

Система программирования Unity Pro компании Schneider Electric, Франция

Система программирования контроллеров Unity Pro входит в состав ПО Unity Studio, предназначенного для управления полномасштабными проектами. Пакет Unity Studio помимо системы программирования Unity Pro включает пакет Power Suite для программирования приводов и пускателей, XBTL-1000 для разработки ин­терфейсов оператора и OFS-сервер для связи ПЛК с верхним уровнем интегрирован­ной системы управления предприятием.

Пакет Unity Pro базируется на более ранних системах программирования кон­троллеров PL7 и Concept и предназначен прежде всего для работы с ПЛК Premium, Atrium и Quantum. Однако поскольку Unity Pro базируется на открытых стандартах МЭК, имеется возможность конвертирования приложений для использования раз­личными программно-аппаратными платформами. Помимо ПЛК система Unity Pro поддерживает различные интеллектуальные устройства ввода/вывода и полевые шины, в том числе Ethernet [4.8-4.9].

Дополнительный набор средств разработки Unity EFB позволяет создавать функ­ции и функциональные блоки на языке С, которые впоследствии могут использо­ваться в любом приложении, созданном с помощью Unity Pro.

Отличительные особенности ЕЮ Unity Pro:

• Поддержка пяти языков программирования по стандарту МЭК 61131-3 (LD, SFC, FBD, ST и IL).

• Наличие мощных графических редакторов и отладчика, в том числе наличие встроенного симулятора. Графический редактор Microsoft Visio предостав­ляет в распоряжение разработчика стандартные библиотеки объектов (ПЛК, привод, сети и др.) и обеспечивает наглядное представление проектируемого процесса.

• Встроенные графические элементы Unity Pro позволяют создавать и видоизме­нять экраны оператора в процессе работы.

• Открытая архитектура клиент-сервер обеспечивает локальный или удаленный доступ к ресурсам приложения при помощи интерфейсов COM/DCOM.

• Компоненты пакета Unity Pro (данные, кодовые последовательности, модули), хранящиеся в библиотеках на локальном или удаленном ПЛК, могут совместно использоваться всеми разработчиками проекта.

• Обмен данными (переменные, программы, конфигурации) в Unity Pro осущест­вляется по стандарту XML. Обмен данными в формате XML обеспечивает взаи­модействие создаваемых программных продуктов с приложениями сторонних разработчиков. Возможен экспорт/импорт данных между частями различных приложений.

• Наличие средств диагностики пакета Unity Pro, позволяющих быстро выявлять ошибки в программах.

• Возможность создания архива действий оператора с метками времени и иденти­фикацией оператора.

Для программистов, рабо тающих с языками VBA, VB или C++, а также для доступа к серверам Unity Pro и Unity Studio используется ПО Unity Developer Edition (UDE).

Интеграция ПЛК и ЧМИ осуществляется с помощью средства разработки и гене­рации приложений Unity Applications Generator (UAG). При разработке проекта с ис­пользованием UAG возможно использование стандартных объектов типа «клапан», «двигатель», «ПИД-регулятор» и др.

Во время разработки проекта Unity Pro осуществляет автоматическое присвое­ние адресов переменным, обеспечивая тем самым универсальность базы данных. В режиме просмотра проект представляется в виде функциональных модулей.

Специальные объекты, созданные и используемые при помощи пакета Unity Pro, а также структуры данных и функциональные блоки, могут группироваться в библи­отеки и повторно использоваться в др. приложениях.

Оперативная диагностика процесса обеспечивается возможностью прямого до­ступа к модулям приложения в процессе работы системы. К интегрированным сред­ствам диагностики приложений относятся отображение сообщений сигнализации (алармов), сохраненных в диагностической памяти ПЛК.

Причиной этих сообщений могут быть неисправность ПЛК, ошибка при выпол­нении программы и др.

 

Система программирования STEP7 фирмы Siemens, Германия

Пакет ПО STEP7 является интегрированным пакетом программирования кон­троллеров Simatic S7-300, S7-400, С7 и WinAC. Упрощенная версия STEP7 Lite пред­назначена для программирования простых систем управления на базе ПЛК S7-300 и С7, а также станций систем распределенного ввода/вывода ET200S/ET200X. Про­граммы, созданные в STEP7 Lite, поддерживаются пакетом ПО STEP7. Для програм­мирования контроллеров S7-200 применяется пакет ПО STEP7 Micro/Win [4.10J.

Помимо программирования ПЛК пакет STEP7 используется для конфигурирова­ния аппаратуры и промышленных сетей, программирования и диагностики систем человеко-машинного интерфейса и управления на базе контроллеров Simatic.

Пакет STEP7 поставляется в виде самостоятельного программного пакета для ПК под управлением ОС Windows 2000/ХР (объем ОЗУ не менее 64 Мбайт, ПЗУ — от 200 до 380 Мбайт), а также входит в комплект поставки программаторов Simatic Field PG и Simatic Power PG. Для подключения ПЛК к ПК последний должен быть оснащен МР1 картой и USB/MP1 адаптером с соединительным кабелем.

В состав пакета STEP7 входит набор инструментальных средств:

• Simatic Manager — основной компонент системы, позволяющий управлять всеми частями проекта, осуществлять быстрый поиск и запуск приложений.

• Symbol Editor — программа определения символьных имен, типов данных, ввода комментариев для глобальных переменных.

• Hardware Configuration — инструментальное средство для программного конфи­гурирования аппаратуры и настройки параметров всех модулей. Выполняется автоматическая проверка корректности всех вводимых данных.

• Communication — программа для задания управляемой по времени циклической передачи данных между компонентами автоматизации через MPI или по сетям Profibus или Industrial Ethernet.

• System Diagnosis — программа, предоставляющая пользователю обзор состояния контроллера.

• Information Functions — компонент для быстрого обзора данных CPU и проверки написанной пользователем программы.

Редактор программ STEP7 позволяет выполнять разработку проекта на языках Statement List (STL), Ladder Diagram (LAD), Function Block Diagram (FBD) по стан­дарту МЭК 61131-3. Для специальных задач могут использоваться дополнительные языки программирования высокого уровня или технологически ориентированные языки. Все файлы программ пользователя и все файлы STEP7 объединяются в блоки, что улучшает структуру программы.

Программа STEP7 может содержать организационные блоки (ОВ), функциональ­ные блоки (FB), функции (FC), блоки данных (DB), а также блоки, встроенные в ОС CPU: системные функциональные блоки (SFB), системные функции (SFC) и систем­ные блоки данных (SDB).

STEP7 поддерживает мощную систему команд, позволяющих выполнять логиче­ские и математические операции с плавающей точкой, управлять ходом выполнения программы, обслуживать таймеры и счетчики, преобразовывать и пересылать фор­маты данных, обеспечивать работу мультипроцессорных систем S7-400 и пр.

STEP7 Lite — недорогое программное обеспечение для реализации простых авто­номных систем на базе контроллеров Simatic S7-300/C7, а также станций систем рас­пределенного ввода/вывода ET200S/ET200X с интеллектуальными интерфейсными модулями, работающими без связи с сетью Profibus.

Пакет S7-PLC SIM — эмулятор работы ПЛК Simatic S7-300/S7-400/C7/WinAC на компьютере или программаторе. S7-PLC SIM позволяет обнаружить ошибки в про­грамме, повысить ее качество и ускорить разработку проекта. С помощью пакета S7- PLC SIM выполняется отладка программ, написанных в STEP7. При этом тестируе­мая программа загружается в эмулируемый контроллер. S7-PLC SIM поддерживается программным пакетом Step7 Lite.

 

Систе