Ld язык программирования: Общие сведения о языке LD — Документация Beremiz

Содержание

Языки программирования контроллеров. Особенности применения языков FBD, LD.

УДК 004.418

Ахмерова Алия Ниязовна – старший преподаватель кафедры Систем автоматизации и управления технологическими процессами Казанского национального исследовательского технологического университета.

Аннотация: В статье рассмотрены языки FBD и LD международного стандарта МЭК 61131 для программируемых логических контроллеров. Приведены факторы, влияющие на выбор языка программирования. Рассмотрена реализация программного кода одной и той же задачи на  двух графических языка стандарта МЭК 61131 — LD и FBD в среде CoDeSys.

Ключевые слова: Программируемые логические контроллеры, стандарт МЭК-61131, FBD, LD, CoDeSys.

Современные ПЛК (программируемые логические контроллеры) являются ключевым элементом системы управления объектом.  Для создания пользовательской программы, задающей алгоритм работы ПЛК, используются специальные языки программирования, регламентированные стандартом МЭК 61131.

Так же существуют международный стандарт IEC 61131 и соответствующий европейский стандарт EN 61131. Сам стандарт включает в себя как общие понятия, которые уже применяются при  программировании ПЛК, так и дополнительные новые методы программирования, а так же  определяет архитектуру, параметры аппаратных средств, организацию коммуникационной подсистемы [1].

МЭК 61131 представляет собой  международный  стандарт, состоящий из 9 частей, для программируемых контроллеров и связанных с ними периферийных устройств.

В разделе МЭК 61131-3 «Контроллеры программируемые. Часть 3. Языки программирования» приводится описание синтаксиса и обозначений пяти регламентированных языков программирования логических контроллеров: FBD (диаграммы функциональных блоков), LD (релейно-контактные схемы или релейные диаграммы) ST (структурированный текст), IL (список инструкций), SFC (последовательные функциональные схемы).

МЭК 61131-3 является скорее руководством для программирования ПЛК, а не жестким набором правил, которые необходимо неукоснительно соблюдать.

Благодаря наличию нескольких текстовых и нескольких графических языков, пользователь может выбрать наиболее удобный для него язык. На выбор так же влияет специфика решаемой задачи.

На сегодняшний день существуют различные инструментальные среды разработки программ для контроллеров. К инструментальным средам программирования  на языках МЭК 61131-3 относятся: ISaGRAF, CoDeSys, MULTIPROG, SIMATIC STEP 7, OpenPCS, SOFTLOGIC, Concept и др.

Рассмотрим особенности применения  базовых языков программирования FBD и LD в среде CoDeSys.

LD – «релейные диаграммы» – графический язык, в основе которого лежат принципы работы релейно-контактных схем с возможностью использования различных функциональных блоков при подключении соответствующих библиотек. Язык LD использует жесткую логику, т.е. принимает только два значения «ложь» и «истина», где 0 – «ложь», а 1 – «истина». Символика языка была заимствована из проектирования в области электротехники.

Объектами языка программирования LD являются контакты, катушки и FFB (функции и функциональный блоки), с помощью которых задается структура секции ПЛК. Эти объекты взаимосвязаны через фактические параметры или связи.

Внешний вид  LD-секции представлен в виде ступеней. На рисунке 1 приведен фрагмент программы управления освещением в помещении в редакторе LD в CoDeSys.

 

Рисунок 1. Фрагмент программы в редакторе LD.

Вертикальная линия слева в рабочей области представляет собой «провод с высоким потенциалом», а вертикальная линия          справа – «нулевой провод». Между ними располагаются горизонтальные линии, именуемые контактными цепями. Слева по горизонтальным линиям располагаются «коммутаторы электрического тока», соответствующие входным переменным логического типа и дискретным входам. Справа располагаются «потребители электрического тока», соответствующие выходным переменным логического типа и дискретным выходам [3].

Как видно из рисунка 1, язык релейно-контактных схем идеален для простых программ, описывающих дискретную логику. В частности, перемещение объектов. Но для обработки «непрерывных» процессов с множеством аналоговых переменных язык LD не подходит.

В данном случае дискретные входы содержат информацию, поступающую с датчиков, т.е. текущие условия, базовая программа анализирует эти входы и подает соответствующие сигналы на выходы.   В редакторе LD  могут быть использованы таймеры, счетчики, детекторы передних фронтов, некоторые базовые сравнения или математические операции, но нет возможности использовать сложные функции, к которым можно отнести ПИД-регулирование, тригонометрия, анализ данных,  сохраняя при этом читаемость и компактность кода программы, а так же парадигму легкой визуализации.

Другим недостатком является то, что по мере роста объема программного кода, становится сложно читать и интерпретировать сам код из чего следует, что реализация процесса управления от и до на языке релейно-контактных схем  — трудная задача [2].

На рисунке 2 приведен фрагмент программы управления освещением в помещении, реализованной уже  в редакторе FBD.

 

Рисунок 2. Фрагмент программы в редакторе FBD.

Язык FBD – «язык функциональных блок-схем» – графический язык программирования, созданный для описания процессов прохождения сигналов и обеспечивающий управление потоками данных всех типов.

Язык FBD похож на электрические схемы, поэтому удобен для не имеющих опыта логического программирования инженеров-схемотехников, которые могут с легкостью составить электрическую схему системы управления на базе «жесткой логики». FBD подходит для управления непрерывными процессами и процессами регулирования.

При программировании на данном языке применяются наборы стандартных библиотек, а так же могут быть использованы собственные функциональные блоки, написанные на языке FBD, на других языках стандарта МЭК 61131-3 или же на языке С. Подобные блоки могут быть многократно использованы в разных частях программы. FBD заимствует символику булевой алгебры.

К преимуществам языка FBD относятся простота создания, наглядность, четкая последовательность, легкая структура команд, надежный и быстрый код. Язык FBD использует такие же команды, как и LD, но сама схема визуально более понятна пользователю, не обладающему знаниями релейной логики.

Язык функциональных блок-схем идеально подходит для  создания простых пользовательских программ с использованием цифровых входов и выходов,  может применяться в любых приложениях наряду с языком релейных диаграмм или вместо него.

Но при реализации сложной задачи с применением специальных входов и функций программный код может разрастись, включив в себя большое число секций, и, таким образом, потерять свою наглядность.

Также при создании программы на языке FBD требуется предварительная проработка программы в виде четкого прописывания  алгоритма работы перед тем, как начать писать код, так как потом будет достаточно сложно внести      изменения [2].

Вывод: Каждый из выше рассмотренных языков имеет свои достоинства и недостатки. Если необходимо решить задачу с применением  цифровых входов/выходов или же реализовать алгоритм управления для базовых процессов, то подходят оба языка.

В то же время LD обеспечивает легкость смены кода впоследствии, в отличие от FBD. Последний, в свою очередь, подходит для работы с непрерывными процессами.

Список литературы

  1. И.В. Елькин, П.В. Кустарев, Научно-технический вестник,4, 55-62 (2003).
  2. Понимание языков программирования IEC61131-3: [Электронный ресурс] / – Режим доступа: https://www.proasutp.com/articles/plc/understanding _the_iec61131_3_programming_languages.html), свободный.
  3. А.А. Игонин, А.Н. Крючков, В.Н. Илюхин, А.Г. Гимадиев Лабораторный практикум по программируемым логическим контроллерам / А.А. Игонин, – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2011. — 75 с.

Интересная статья? Поделись ей с другими:


Языки программирования плк (plc) — Asutpp

Контролер – это управляющее устройство. Действительно функциональным он становится только тогда, когда вы создаете и запускаете программу по его использованию.

Отсюда вытекает главная задача программируемого логического контролера – исполнение программы, которая осуществляет руководство технологического процесса.

Какой набор программ доступен для ПЛК? В принципе любой набор возможен. Главное, чтобы размер свободных ресурсов, данного инструмента, вам был не помехой. Разработчик получает широкие возможности по написанию программ.

Что же необходимо, чтобы осуществить программирование контроллера? Во – первых нужен программист, который бы досконально разбирался в данном вопросе. Во – вторых необходим сам компьютер и конечно пакет разработки.

Функционал средств разработки

Обычно пакет разработки поставляется за дополнительную плату. Хотя в принципе часто встречается, что данный пакет уже изначально включен в программное обеспечение по инсталляции.

Какой функционал предлагает среда разработки?

  1. Большой набор библиотек, программные блоки, определенные процедуры и готовые шаблоны.
  2. Инструментарий для проверки, тестированию и запуску программы на компьютере минуя контроллер.
  3. Также предложен инструмент для автоматизации документирования программы, которая была создана, в пределах принятых стандартов.

И наконец необходимо отметить главное достоинство – это поддержка порядка шести языков программирования. Единственным недостатком является то, что совместимость программ реализована на низком уровне. Производители ПЛК не пришли к унификации и каждый выпускает, данное устройство, со своей программной средой.

Виды языков программирования для ПЛК

LD (Ladder) – это среда разработки, которая основана на графике. Своего рода, она представляет собой подобие релейной схемы. Разработчики данного стандарта считают, что использование такого вида программной среды существенно облегчает переобучение инженеров релейной автоматики на ПЛК.

К главным недостаткам, данного языка программирования, можно отнести неэффективность при обработке процессов с большим количеством аналоговых переменных, так как он построен для представления процессов с дискретным характером.

FBD ( Диаграмма Функциональных Блоков) – здесь также используется графическое программирование. Образно говоря, FBD определяет собой некую множественность функциональных блоков, которые имеют соединения между собой (вход и выход).

Данные связи являются переменными и выполняют пересылку между блоками. Каждый блок в отдельности может представлять определенную операцию( триггер, логическое “или” и т.д.). Переменные задаются с помощью определенных блоков, а цепи выхода могут иметь связи с конкретными выходами контроллера или связи с глобальными переменными.

SFC ( Sequential Function Chart) – может использоваться с языками ST и IL, он также основан на графике. Принцип его построения близок к образу конечного автомата, данное условие относит его к самым мощным языкам программирования.

Технологические процессы, в данном языке, построены по типу определенных шагов. Структура шагов состоит из вертикали, которая идет сверху вниз. Каждый шаг – это конкретные операции. Описать операцию можно не только с помощью SFC, но и с помощью ST и IL.

Как только шаг выполнен, то идет действие по передачи управления следующему шагу. Переход между шагами может быть двух видов. Если на шаге выполнено какое – то условие и дальнейшим действием является переход на следующий шаг, значит – это условный переход. В случае же, если происходит полное выполнение всех условий на данном шаге и только потом осуществляется переход на следующий шаг, то-это безусловный переход.

Недостатком SFC можно считать, что в процессе работы может быть активировано несколько шагов, не в параллельных потоках. Поэтому необходим глобальный контроль со стороны программиста.

ST ( Структурированный Текст) – относится к языкам высокого уровня и имеет много сходного с Pascal и Basic.

ST позволяет интерпретировать более шестнадцати типов данных и имеет возможность работать с логическими операциями, циклическими вычислениями и т.д.

Небольшим недостатком можно определить отсутствие графической среды. Программы представлены в виде текста и данное условие усложняет освоение технологии.

IL ( Список Команд) – язык подобен Ассемблеру, обычно используется для кодировки блоков по отдельности. Плюсом является то, что данные блоки имеют большую скорость работы и низкую требовательность к ресурсам.

CFC ( Continuous Flow Chart) – относится к языкам высокого уровня. В принципе – это явное продолжение языка FBD.

Процесс проектирования состоит из использования готовых блоков и размещения их на экране. Далее происходит их настройка и размещения соединений между ними.

Каждый блок – это управление определенным технологическим процессом. Здесь идет основной уклон на технологический процесс, математика уходит на второй план.

Программируемые Логические Контроллеры — Создание языка LD

Приступая к работе. Создание рабочей области. Язык LD.

После того как мы научились создавать модули, нам необходимо выбрать язык для программирования. Самый распространенный на сегодняшний день язык – LD. Язык удобен, понятен и знаком, прежде всего — электрикам. Язык LD очень хорошо визуально выстроен, работается легко, принцип работы будет понятен абсолютно каждому человеку.

Открываем программу Unity Pro XL, в браузере проекта находим Tasks.


Наводим курсор мыши на «+», в открывшемся каталоге есть «MAST», в которой находятся две папки «Section» и «SR Section».

Наводим курсор на «Section», правой кнопкой мыши открываем свойство. Смотрите рисунок.


Выбираем «New Section…», в появившемся окне «New» задаем имя секции: test, из многочисленных языков выбираем LD.


Жмем на «ОК».



На панели инструментов есть все необходимое для работы с программой.


Давайте соберем элементарную цепь магнитного пускателя и кнопки.

Для этого нам понадобится:

1.        Два открытых контакта «NO»

2.        Один закрытый контакт «NC»

3.        Катушка «COIL»


То, что мы сейчас создали – каркас программы.

Теперь предстоит самое сложное, кто ни разу не сталкивался с понятием программирования. Для того чтобы наша программа функционировала, необходимо каждому объекту присвоить имя. Имена объектам можно присвоить любые, но есть определенные правила, такие как:

1.       Имена не должны начинаться с цифр

2.       Использовать знаки

3.       Использовать пробелы в присваивании

Давайте присвоим имена объектам. Из диаграммы видно, объектов у нас 4.

Назначаем имена нашим контактам и катушке.

Первый – закрытый контакт, ему присвоим имя «NC»

Второй – «NO»

Третий – катушка «К1»

Четвертый – блок контакт катушки (К1)

Чтобы задать имя объектам, необходимо навести курсор на контакт (в данном случае закрытый контакт), и кликнем дважды левой клавишей мыши. Откроется свойство контакта, как показано ниже на рисунке.


Таким образом, в пустое «BOOLEAN»поле, мы вводим «NC» и жмем на кнопку ОК.

Программа предложит создать переменную. Что такое переменная? Переменная – составная часть программы, т.е. неотъемлемая часть программы. Имена всегда сопровождаются переменной, так как программа должна знать, как работать и какой политике ей придерживаться.


Вам покажется сложным переменные, отнюдь это не так. Пару примеров и вы сами поймете смысл ее действий.

Помимо всего прочего, каждая переменная имеет тип. Типы бывают:

1.       Логические (BOOLEAN) – принимает два значения: ложь (FALSE) и истину (TRUE), заимствована из булевой алгебры.

2.       Числовые (INT, REAL) – причем они делятся на целые и вещественные. Когда речь идет о целых числах, тогда нам понятно, что касается вещественных, еще их называют с плавающей точкой, т. е. дробные, к примеру: 1.25, -6.0005, 1E5 и т.д.

3.       Строковые (string)- именам переменных можно присвоить строку, т.е. слова или букву.

Вот самые основные типы, если вам не понятен материал, всегда имеются мануалы по данной тематике.

Язык LD использует жесткую логику: принимает только два значения «ложь» и «истина». В мире электроники используют: 0 и 1, где 0 – ложь, а 1 – истина.

Так вот, присвоив имя «NC», тип будет иметь «BOOL», которая, принимает два значения 0 и 1. Жмем на зеленую галочку, переменная создана.


Итоговый результат показан на рисунке. Для того чтобы запустить программу, нам понадобится встроенный в программу Unity Pro симулятор, который поможет в решении определенных задач. Нужно сказать, что без симулятора научиться программировать было бы не реально.

Запуска режима симулятора.

На панели инструментов есть два режима :

1.       Стандартный режим – работа непосредственно с ПЛК.

2.       Режим симулятора – работа без логического контроллера.

Там же на панели инструментов находим пиктограмму «Connect», жмем на нее. Далее нам необходимо загрузить проект, для этого жмем на пиктограмму «Download Project» .

Перед нами появиться окно трансферта, ставим галочку «PLC Run after Transfer» — запуск ПЛК после трансферта, т.е. программа сначала проверит все, а потом запустит приложение.


При первом запуске приложения, программа оповестит о проекте, который не создан:


Жмем на «Rebuild All…», программа проведет анализ всего созданного процесса.


Нужно сказать, если у вас имеются системные или программные ошибки, программа не произведет запуск, пока Вы не исправите их.

 

6 новых языков программирования | GeekBrains

Ещё не достигли совершеннолетия.

https://d2xzmw6cctk25h.cloudfront.net/post/629/og_cover_image/b52b0ba9bc9fd543e0f52aea3998bbb7

Вот уже несколько десятилетий основой программирования служат Java, C и его производные, Python, Ruby. Они проверены временем, тысячами разработчиков и пользователей. Однако время диктует новые требования к языкам: они должны обеспечивать большее быстродействие, как исполняющей машины, так и оператора.

Если вы хотите изучить новый незаезженный язык программирования, но нуждаетесь в кратком представлении, то вы пришли по адресу. Здесь мы рассмотрим 6 самых популярных языков, появившихся в последние годы.

Go

Начнём, пожалуй, с языка получившую наибольшую популярность – Go или Golang от Google. Его создатели Роберт Грисемер (Robert Griesemer), Роб Пайк (Rob Pike) и Кен Томпсон (Ken Thompson), своей целью ставили создание языка, который бы ни в чём не уступал С++, но был бы более простым для изучения и использования. И стоит признать, задуманное им удалось.

Go был официально запущен в 2009 году, как производный от С++ и Java. Он впитал в себя все их лучшие качества, такие как надёжность и широкая область применения, добавил быстродействие Python, а в итоге стал одним из самых перспективных языков для распределённых систем и искусственного интеллекта.

Преимущества для новичка: понятность и очень хорошая стандартная библиотека.

Swift

В 2014 году компания Apple на ежегодном форуме WWDC представила миру язык Swift, предназначенный для замены Objective-C. Спустя год всем разработчикам был открыт исходный код под лицензией Apache. Всего за несколько месяцев, прошедшие с тех пор, популярность Swift выросла до таких размеров, что вот-вот и он станет основой не только для родной платформы, но и для Android. Секрет крайне прост и держится на 3 китах: скорость, простота и безопасность. Казалось бы, просто, но это действительно работает. Хотите изучить Swift? Приглашаем вас на бесплатный интенсив по разработке под iOS.

Преимущества для новичка: высокая востребованность и широкие перспективы.

Rust

Базисные принципы ровно те же, что и Swift; по опросу портала StackOverFlow Rust – самый любимый разработчиками язык; в плане изучения и применения он не слишком прост, зато понятен и безопасен. По темпу роста популярности Rust немного уступает Go и Swift, но это никак не связано с качеством проработки или синтаксиса. Просто Google и Apple немного лучше продвигают свои продукты, чем Mozilla.

См. также: Язык Rust и почему его надо съесть.

Преимущества для новичка: хороший базис для безопасного качественного программирования.

Julia

От прикладных языков на каждый день перейдём к более специализированным. Julia – язык, разработанный для помощи математикам и учёным: это полноценный высокоуровневый язык для динамического технического программирования.

Темпы роста не слишком высокие – всего двукратный прирост пользователей каждые 9 месяцев. Отчасти это обусловлено областью применения и царящей там закостенелостью умов, отчасти тому способствует не самый простой синтаксис. Тем не менее, быстродействие Julia в отношении огромного количества вычислений и прочих операций, требующих динамического распределения, делает этот язык очень привлекательным в том числе для ИИ и финансовой индустрии.

Преимущества для новичков: возможность попасть в профессию с низким порогом входа и высокими зарплатами (в зарубежной валюте).

Hack

Hack – ещё один язык, совсем недавно (в 2014 году) созданный IT-гигантом, на этот раз Facebook. За основу был взят PHP, но с улучшениями в области надёжности и быстродействя, обеспечиваемые статической типизацией. Собственно, главной рекламой и демонстрацией возможностей является сам Facebook с клиентской базой свыше миллиарда человек. И, как показывает практика, Hack Марка Цукерберга пока не подводит.

Facebook сделал Hack языком с открытым исходным кодом, подлежащим компиляции на виртуальной машине HHVM. Удобство заключается в том, что HHVM работает с транслятором на базе HipHop, который в свою очередь «переваривает» и Hack, и PHP.

Преимущества для новичка: возможность расширить свои горизонты в веб-разработке.

Scala

Относительно вышеперечисленных языков, Scala относительно стар, первая версия увидела свет в 2003 году. Он является симбиозом Java и C#, причём близость к первому порой настолько сильна, что Scala-программы могут свободно взаимодействовать с Java-программами. Кстати, это является и огромным преимуществом для тех, кто знает и активно использует Java – изучить Scala для них не составит никакого труда, синтаксис очень схож.

С момента своего появления Scala медленно, но верно завоёвывает рынок крупных компаний. Так, например, частично или полностью Scala используют Twitter, The Guardian, Gilt, LinkedIn, Coursera, Verizon. Экспансия настолько агрессивна, что Scala уже называют наиболее вероятным наследником Java.

Преимущества для новичка: универсальный язык, который может служить как актуальный рабочий инструмент, и как прекрасный базис для изучения более распространённых Java и С#.

А на ваш взгляд, стоит ли ждать кардинальных изменений в лидирующей группе языков программирования в ближайшие лет 10?


Поможем разобраться с мобильной разработкой: «Mobile-разработчик».

История языков программирования

Но с чего все началось? И что стимулировало его рост в ведущую отрасль, существующую сегодня? Прежде всего, почему знание истории языков программирования важно для подбора ит специалистов и разработчиков ?
Эта ретроспектива продемонстрирует, насколько компьютерное программирование развилось за эти годы. Он вернет вас от ранних языков и сложного машинного кода к сложному, удобочитаемому языку, на котором сегодня работают наши любимые технологии.

Первый язык программирования
Знаете ли вы, что первый в мире язык компьютерного программирования был изобретен еще в 1843 году? Ада Лавлейс изобрела первый в истории машинный алгоритм для одной из первых вычислительных машин, который она записала на листе бумаги, потому что в то время компьютеров не существовало! С тех пор языки программирования, очевидно, прошли долгий путь, но для того, чтобы понять историю языков, нужно сначала понять их происхождение.

История языков программирования: хронология
Ниже приведен график истории языков программирования. Первые известные языки были сложными машинными кодами, которые вручную вводились в первые вычислительные машины. Как вы понимаете, компьютерное программирование быстро превратилось из машинных кодов в полностью автоматизированный, читаемый человеком код.

1843: Машинный алгоритм Ады Лавлейс
Ада Лавлейс изобретает первый в истории машинный алгоритм для разностной машины Чарльза Бэббиджа, который закладывает основу для всех языков программирования.

1944-45: Планкалкюль
Где-то между 1944-45 годами Конрад Цузе разработал первый «настоящий» язык программирования под названием Plankalkül (Расчет плана). Язык Zeus (помимо прочего) позволял создавать процедуры, в которых хранятся фрагменты кода, которые можно было вызывать снова и снова для выполнения рутинных операций.

1949: Язык Ассемблера
Ассемблер использовался в автоматическом калькуляторе с электронным запоминанием задержки (EDSAC). Ассемблер был разновидностью низкоуровневого языка программирования, который упростил язык машинного кода. Другими словами, конкретные инструкции, необходимые для работы с компьютером.

1949: Shortcode
Шорткод (или сокращенный код) был первым языком высокого уровня (HLL), предложенным Джоном Макколи в 1949 году. Однако именно Уильям Шмитт реализовал его для компьютера BINAC в том же году и для UNIVAC в 1950 году.

1952: Автокодирование
Автокод был общим термином, используемым для семейства языков программирования. Autocode, впервые разработанный Аликом Гленни для компьютера Mark 1 в Университете Манчестера, был первым в истории скомпилированным языком, который был реализован, что означает, что он может быть переведен непосредственно в машинный код с помощью программы, называемой компилятором. Автокод использовался на первых вычислительных машинах Ferranti Pegasus и Sirius в дополнение к Mark 1.

1957: Fortran
FORmula TRANslation или FORTRAN был создан Джоном Бэкусом и считается старейшим языком программирования, используемым сегодня. Язык программирования был создан для научных, математических и статистических вычислений высокого уровня. FORTRAN до сих пор используется в некоторых из самых передовых суперкомпьютеров в мире.

1958: ALGOL (Алгоритмический язык)
Алгоритмический язык или АЛГОЛ был создан совместным комитетом американских и европейских компьютерных ученых. Алгол послужил отправной точкой для разработки некоторых из наиболее важных языков программирования, включая Pascal, C, C ++ и Java.

1958: LISP (обработчик списков)
Процессор списков или LISP был изобретен Джоном Маккарти в Массачусетском технологическом институте (MIT). Первоначально предназначенный для искусственного интеллекта, LISP является одним из старейших языков программирования, которые все еще используются сегодня, и его можно использовать вместо Ruby или Python. Такие компании, как Acceleration, Boeing и Genworks, по-прежнему используют LISP в своих технических стеках.

1959: КОБОЛ (Общий бизнес-ориентированный язык)
Общий бизнес-ориентированный язык (COBOL) — это язык программирования, лежащий в основе многих процессоров кредитных карт, банкоматов, телефонных и сотовых вызовов, сигналов больниц и систем сигналов светофора (и это лишь некоторые из них). Разработкой языка руководила доктор Грейс Мюррей Хоппер, и он был разработан таким образом, чтобы его можно было использовать на компьютерах всех марок и типов. COBOL до сих пор используется в первую очередь для банковских систем.

1964: BASIC (универсальный символьный код инструкций для начинающих)
Универсальный код символических инструкций для начинающих или BASIC был разработан группой студентов Дартмутского колледжа. Этот язык был написан для студентов, которые плохо разбирались в математике или компьютерах. Этот язык был разработан основателями Microsoft Биллом Гейтсом и Полом Алленом и стал первым товарным продуктом компании.

1970: ПАСКАЛЬ
Названный в честь французского математика Блеза Паскаля, Никлаус Вирт разработал язык программирования в его честь. Он был разработан как средство обучения компьютерному программированию, что означало, что его легко освоить. Apple предпочитала его на заре своей деятельности из-за простоты использования и мощности.

1972: Smalltalk
Smalltalk, разработанный в исследовательском центре Xerox в Пало-Альто Аланом Кей, Адель Голдберг и Дэном Ингаллсом, позволял программистам изменять код на лету. Он представил множество аспектов языка программирования, которые сегодня являются видимыми языками, такими как Python, Java и Ruby. Такие компании, как Leafly, Logitech и CrowdStrike, заявляют, что используют Smalltalk в своих технических стеках.

1972: C (Си)
Разработан Деннисом Ричи из Bell Telephone Laboratories для использования с операционной системой Unix. Он был назван C, потому что был основан на более раннем языке под названием «B». Многие из ведущих в настоящее время языков являются производными от C, включая; C #, Java, JavaScript, Perl, PHP и Python. Он также использовался / до сих пор используется такими крупными компаниями, как Google, Facebook и Apple.

1972: SQL (в то время SEQUEL)
SQL был впервые разработан исследователями IBM Рэймондом Бойсом и Дональдом Чемберленом. SEQUEL (как его тогда называли) используется для просмотра и изменения информации, хранящейся в базах данных. В настоящее время язык является аббревиат

Программируемые логические контроллеры, их функции и виды

Программируемые логические контроллеры входят в оборудование, отвечающее за автоматизацию процессов. Плк-системы используются в малых предприятиях, крупных производствах.

ПЛК — что это такое?

Плк-контроллер представляет собой микрокомпьютер с упрощенным алгоритмом, выполняющий типовые функции в заданном режиме. Применяют его и в бытовой технике, не только в сложных роботизированных устройствах. Унификация элементов, их взаимозаменяемость повышает надежность системы. Упрощает  ремонт и отладку.

История создания

В 60 годах 20 века для управления телефонными станциями, промышленным оборудованием использовались сложные схемы с реле. Они не отличались повышенной надежностью или ремонтопригодностью. Инженерам одной из компаний, американской General Motors, была поставлена цель по созданию нового оборудования. Задачи, на которые оно было рассчитано, выглядели так:

  1. Упрощение отладки, замены.
  2. Относительная дешевизна.
  3. Гибкость, удобство модернизации.
  4. Снижение риска отказов.
Изобретение, создание микросхем и блоков управления на их основе позволило решить заданные вопросы.

Терминология, объясняющая, что такое ПЛК (PLC), внесена в международные и европейские стандарты качества МЭК, EN.

Структура и устройство ПЛК

Любой плк Siemens или аналогичный, других производителей, ориентирован на выполнение конкретных действий. Микроконтроллер опрашивает блоки ввода информации, чтобы принять решение, сформировать на выходе готовую команду. Упрощенно схема стандартного элемента включает:

  • вход;
  • центр;
  • выход.

Входные цепи образованы набором датчиков (аналоговых или цифровых), переключающих устройств, смарт-систем. В центральном блоке расположены: процессор, обрабатывающий команды, модуль памяти и средства коммуникации. Выходные цепи отвечают за передачу сигнала на моторы привода, вентиляцию, осветительную арматуру. Туда же допускается подключить управляющее смарт- устройство архитектуры ардуино или подобное. Необходимо также выполнить условие подключения ПЛК к цепям питания. Без них устройство работать не будет. Внешний компьютер через унифицированный интерфейс используется для отладки, программирования контроллера.

Принцип работы ПЛК

По сути, микроконтроллер достаточно близок к реле. Только вместо механических контактов и катушек в нем — электронные цепи. Понять принцип действия будет легко любому инженеру, знакомому со схемами, основами электротехники.

Датчик освещенности на входе подает сигнал в блок обработки данных. В нормальном состоянии процессор не реагирует. Как только сенсор определит падение освещения, изменится его сопротивление, центральный блок задействует цепи питания электроламп.

Для управления ПЛК, его программирования используется бытовой ПК. Несколько отдельных микроконтроллеров образуют каскад с усложненными задачами. Системы «умный дом», автоматика включения двигателя насоса для закачки воды в накопительный бак давно содержат в себе подобные блоки.

Сложные микроконтроллерные устройства обеспечивают охрану, защиту периметра (квартиры), включая связь с полицией (владельцем) через модем, подъем тревоги при проникновении нарушителей, разрушении механизма закрытия двери.

Первый этап работы устройства состоит из экспресс-теста задействованного оборудования. Одновременно идет загрузка операционной среды, управляющих программ. Все как в настольном ПК при старте Windows. Предусмотрена пошаговая отработка команд (отладка), при которой допускается мониторинг, корректировка переменных.

Для простоты восприятия рабочий, шаговый режим ПЛК разбит на типовые циклы. Они повторяются во время функционирования устройства. В каждом цикле, «маршрутной карте» заключаются 3 действия:

Сканирование, обращение к внешним датчикам. Запись значений (состояния) в ячейки памяти.
Анализ действующей программы. Внесение требуемых корректив на основании данных предыдущего шага.
Передача результата вычислений на блоки выхода.

Завершается цикл быстрым переходом к первому этапу «урока».

Типы ПЛК

Все ПЛК, выпускаемые Schneider Electric, Mitsubishi, Beckhoff, Omron, Segnetics или Unitronics, четко разделяются по типам. Это же относится к классификации российской продукции, представленной компаниями «Овен», «Контар», «Текон» и другими. Конструктивно устройства принято обозначать как моноблочные и модульные.

В первом типе содержится полный набор входных, выходных цепей, процессор, источник энергии. Во втором предусмотрена сборка готового ПЛК из отдельных частей. Согласно МЭК 61131, количество и состав модулей варьируются в соответствии с назначением, характеристиками поставляемого заказчику устройства.

Модульный микроконтроллер может управлять посредством Ethernet соединения малопроизводительным собратом, выполняющим специфично назначенные функции (диагностика состояния периметра, безопасность охраняемой зоны). Маломощный адаптер питания в этом случае является отдельным модулем. Обобщенно функциональные возможности второго вида превосходят первый. Но в отдельных ситуациях (микроконтроллер управления чайником Berghof) достаточно моноблочного ПЛК.

Главное достоинство такой конструкции — компактность. При этом полностью завершенная конструкция платы, блока контроллера оборудуется дисплеем и устройством ввода-вывода, кнопочной панелью. Типичный пример — «умный» автоматный моноблок, отвечающий за стабилизацию напряжения.

Из нескольких ПЛК, смонтированных на стандартную рейку, набирается укрупненный узел управления. Первоначально конфигурация микроконтроллеров подразумевала замену существовавших релейных, полупроводниковых схем. Со временем задачи усложнились, но и сохранившиеся ограниченно производительные 8 и 16 разрядные процессоры по-прежнему востребованы в промышленности.

Ограничения ПЛК

Не стоит полагать, что наличие программируемого контроллера способно решить все глобальные проблемы пользователя. ПЛК, работающие на основе протоколов Codesys, Modbus (для модульных решений), обладают ограниченной сферой применения. Их выбор обусловлен поставленной задачей. Попытку создать универсальные ПЛК вряд ли можно признать целесообразной.

Подобный ход лишает технологический процесс гибкости. Создание требуемой конфигурации осуществляется комплектацией готового моноконтроллера, согласно проекту заказчика. В исключительных ситуациях проблему решают сборкой мегаустройства из дискретных блоков. Последний вариант предпочтительнее: каждый элемент допускается оборудовать индивидуальным пультом ввода команд, сенсорной панелью, устройством отображения данных.

Роль каналов обмена данными играют кабельные медные шины, оптоволоконная связь. Успешно используются варианты стандартизированных интерфейсов RS-232, RS-485 (кабель), промышленных Profibus или CAN. Не возбраняется коммутация по беспроводным линиям (Wi-Fi).

Место ПЛК в системе управления

Современные контроллеры выполняют несколько функций. Они могут быть «ведущими» или «ведомыми», находиться в центре схемы. Чаще всего они сосредоточены в начальной цепи автоматизации.

До создания миниатюрных интегральных схем рука оператора буквально не успевала переключать режимы на пульте цепи управления. Использование контроллерных блоков «Сегнетикс», «Дельта» и подобных способствовало снятию нагрузки с человека.

Ее переложили «на плечи» машин с выводом на экран данных мониторинга, отображенных в виде мнемосхем и изменяемых параметров. На ПЛК возлагаются задачи по опросу датчиков и регистров, обработке поступающей информации.

Без микроконтроллеров не было бы РСУ, АСУ, сложных автоматных комплексов управления технологическими процессорами. Используя сетевой трафик, ПЛК анализируют данные, успевая проверять состояние портов входа. Главный недостаток, особенность микроконтроллеров состоит в необходимости прошивки, создания программы для работы.

Впрочем, его следует воспринимать двояко: индивидуально создаваемое ПО позволяет проектировать узкоспециализированные изделия под конкретные задачи.

Назначение переменных в ПЛК

Перед тем как начинать программирование, необходимо назначить переменные. Это условная метка (флаг) для обозначения отработки командного кода. Данные манипуляции характерны для единичных действий: запуск комплекса, когда требуется сброс состояния.

Подобная ситуация возникает при отключении электроэнергии. Зафиксированная переменная позволяет пропустить обмен сигналами, ускорить инициализацию ПЛК.

Основы программирования ПЛК. Реле и контроллер‌‌

Возможность программирования, безусловно, является главным достоинством систем с ПЛК. Чтобы сделать восприятие процесса предельно понятным, разработчики изобрели визуальное отображение управляющих цепей в виде релейных контактных блоков.

На профессиональном языке такой метод обозначается аббревиатурой LD (logo LAD). В дальнейшем работа ПЛК представляется как взаимодействие отдельных логических элементов. Они выполняют действия таймеров, релейных ячеек, счетчиков. Считается, что благодаря подобной унификации, освоить принципы программирования может каждый. Причем независимо от профильной профессии.

Среда программирования

Программисты предпочитают использовать для создания прикладных комплексов среду Си, Кодесис, как наиболее универсальную. Применение регламентируется стандартом IEC 61131. На базе Codesys пишутся языки программирования для ПЛК: LD, SFC, FBD, IL, STL.

Языки программирования ПЛК

Создатели микроконтроллеров обеспечили взаимодействие разрабатываемых устройств с несколькими универсальными языками программирования. Условно их разделяют на графические и текстовые. Это допускает компиляцию готового программного продукта из блоков, созданных на разных языках.

Обманчивая простота программирования скрывает трудности, с которыми обязательно столкнется излишне самоуверенный инженер. Составить простейшие команды под силу неопытному пользователю. Для реализации сложных понадобится получение специальных навыков.

Удаленное управление и мониторинг

Различные интерфейсы управления встраиваются в контролеры уже на стадии проектирования. Предусмотрена синхронизация с АСУ (SCADA и подобные). Оператор контактирует с ПЛК посредством интегрированной панели, устройства ввода-вывода, либо удаленно. Для этого по помехозащищенному каналу, кабельной сети к блоку подключается HMI, специализированный интерфейс взаимодействия между человеком и машиной.

Каким из доступных способов выполнить реализацию, с помощью простейшего клавиатурного модуля или сенсорной панели — решать заказчику. В последнее время активно используются «облачные» хранилища, виртуальные серверы. Не остаются в стороне и стандартные, Intranet (локальные) и Internet (внешние) подключения.

Реализация веб-интерфейса допускается также и без проводов, в сети Wi-Fi. Описанные методы невероятно расширяют возможности оператора. Упрощают контроль работающего комплекса ПЛК.

Применение контроллеров

Современный ПЛК, недорогой и надежный, находит применение в ПИД-регуляторах, счетчиках типа «Меркурий», промышленных устройствах серии DVP. Компактность блоков позволяет встраивать их в бытовую технику, монтировать в щитах и шкафах совместно с прочим электрооборудованием.

Энкодер, подключенный к контроллеру, применяется в автомобилестроении, реагируя на изменение угла поворота руля. Удобно использовать ПЛК при создании комплексов с ЧПУ, автоматизированных систем запуска аварийной откачки сточных вод в канализации. Видеонаблюдение, интегрированное в охранный пост, создаст полноценный обзор зоны наблюдения для оператора.

Все требуемые данные при этом будут сохранены на носителе информации (переданы в сеть), а в случае опасности сигнал тревоги будет подан автоматически. Цепочке контроллеров под силу управлять работой цеха металлообработки, пошивочной мастерской. В домашнем варианте ПЛК без участия человека включит свет, накачает воду из колодца в бак до требуемого уровня.

Производители ПЛК

На рынке представлены компании из России, США, ФРГ, Японии. Это Texas Instruments, Carel, Delta Electronics, Schneider Electric, Mitsubishi, Beckhoff, Omron, Segnetics, Unitronics. Отечественную продукцию представляют марки «Овен», «Контар», «Текон».

Выбор конкретного решения зависит от предъявляемых заказчиком требований, условий работы. А чтобы разобраться, чем ПЛК100, ПЛК110 отличается от ПЛК160, ПЛК323 потребуется обладание квалификацией, возможно — консультации специалистов.

На что обращать внимание при покупке 

До приобретения ПЛК нужно кое-что уточнить. Вот эти факторы:

Универсальность программной среды. Единые языки для всех аппаратных платформ.
Наличие контролеров с распределенным, интегрированным вводом-выводом.
Реализация связи ПЛК со стационарным компьютером.
Специализированное оборудование. Это микросистемы, ориентированные на работу с облачным сервисом (вариант оповещения по мобильной связи, почте).
Открытая архитектура отдельных ПЛК.

Данный перечень создает направление для движения как покупателей, так и производителей. Какой из перечисленных критериев окажется в приоритете, решает заказчик. С дружественным ПО эксплуатация станет удобнее. Так утверждают опытные инженеры-наладчики.

Что же выбрать

ПЛК 110 «Овен» или Simatic s7 производства «Сименс», Modicon m340, Segnetics trim5 четко подчинены встроенной инструкции. Работают по разработанному производителем алгоритму. Программное обеспечение разных марок не всегда совместимо, это учитывается при модернизации (замене) или комплектации технологических цепочек средствами автоматизации.

Кому-то термины step7, ms4, opc, pixel ни о чем не говорят. Разобраться с каталогом, обилием информации помогут специалисты. Расшифровка обозначения микроконтроллера, выбор программы ПЛК для человека неосведомленного станут непосильной задачей. Отличие, оценка, сравнение представленных решений также достаточно сложны, чтобы приступать к ним без подготовки.

Выбрать свой прибор помогут отзывы, обзоры, опыт эксплуатации владельцев контроллеров. Нужный микронтролллер — не обязательно дорогой. Цена определяется выполняемыми функциями, маркой прибора. Описание, настройка параметров приводятся в паспорте устройства.

Там же находится перечень портов ввода-вывода, краткое пособие как подключать изделие. Для отдельных типов может понадобиться преобразователь напряжения, его характеристики производитель обязан указать в руководстве по эксплуатации. А хороший контроллер — тот, который справляется с поставленными задачами.

Что такое программирование лестничных диаграмм? | Основы PLC

  • Около
  • Контакт
  • Заявление об ограничении ответственности
  • Авторские права
  • Подписаться
  • Отправить статьи
  • Форум
  • Рука помощи
  • Работа с частичной занятостью
  • Обучение ПЛК
  • Игра
Искать: Поиск Facebook Twitter Youtube
  • Дом
    • Все
    • Анимация
    • Основы
    • Формулы
    • Стандарты
    • Проект
    • Как это работает
  • Измерение
    • Анализаторы
    • Поток
    • Давление
    • Уровень
    • Температура
    • Вибрация
    • Регулирующие клапаны
    • Калибровка
    • Коммутаторы
    • Электромагнитный клапан
  • Контроль
    • Учебные пособия по ПЛК
    • Системы управления
    • Автоматизированная система безопасности (SIS)
    • Связь
    • Пожарная и газовая система
  • — вопросы и ответы
    • Вопросы для интервью по КИП
    • Вопросы с несколькими вариантами ответов
    • Практические вопросы
    • Вопросы и ответы по электронике
    • Вопросы и ответы по электрике
  • EE
    • Электроника
      • Электроника — вопросы и ответы
      • Основы электроники
      • Электронные устройства и схемы
      • Электроника Анимация
      • Цифровая электроника
    • Электрооборудование
      • Основы электрооборудования
      • Вопросы и ответы по электрике
      • Силовая электроника
      • Электрические машины
      • Электрическая анимация
      • Энергетические системы
      • Распределительное устройство и защита
      • Передача и распределение
  • MCQ
    • Приборы
    • Электроника и измерения
    • Цифровая электроника
    • Электронные устройства и схемы
    • Системы управления
    • Аналоговая электроника
    • Микропроцессор
    • Электрические схемы
    • Электрические машины
    • Электрические схемы
    • Силовая электроника
    • Энергетические системы
    • Электромагнитное поле
  • Подробнее
    • Инструменты
    • Форум
    • Учебники
    • Гостевые статьи
    • Проектирование КИП
    • Обычный
    • Программное обеспечение
    • Инструменты Excel
    • Монтаж и ввод в эксплуатацию
    • Основы процессов
    • Видео
    • Книги
  • Курсы
Главное меню Инструменты Inst

Искать:

Комбинированный редактор позволяет программировать на языках FBD (функциональная блок-схема), LD (лестничная диаграмма) и IL (список инструкций).

Основной единицей программирования FBD и LD является сеть. Каждая сеть содержит структуру, которая может представлять следующее: логическое или арифметическое выражение, вызов ПМ (функции, функционального блока, программы и т. Д.), Переход или инструкцию возврата. IL фактически не требует сетей. Однако в CODESYS программа IL также состоит по крайней мере из одной сети для поддержки преобразования в FBD или LD. Ввиду этого вам также следует осмысленно разделить программу IL на сети.

См. Также

Функциональная блок-схема представляет собой графически ориентированный язык программирования IEC 61131. Он работает со списком сетей, где каждая сеть содержит структуру, которая может содержать логические и арифметические выражения, вызовы функциональных блоков, команду перехода или возврата.

Здесь используются коробки, знакомые из булевой алгебры. Ящики и переменные соединяются соединительными линиями. Поток сигнала в сети идет слева направо. Поток сигналов в редакторе идет сверху вниз, начиная с сети 1.

Пример

Примечание

CFC также является языком программирования, основанным на том же принципе, что и FBD, но со следующими отличиями:

  • Редактор CFC не ориентирован на сеть.
  • Вы можете свободно размещать элементы в редакторе CFC.
  • Возможна прямая вставка отзывов.
  • Порядок выполнения определяется списком вставленных в данный момент элементов, который вы можете изменить.

См. Также

Релейная диаграмма (LD) — это графически ориентированный язык программирования, который приближает электрическую схему.С одной стороны, лестничная диаграмма подходит для проектирования логических коммутационных блоков, но с другой стороны, вы также можете создавать сети, как в FBD. Поэтому вы можете очень хорошо использовать LD для управления вызовами других программных блоков.

Релейная диаграмма состоит из ряда сетей. Сеть ограничена с левой стороны вертикальной линией (шиной). Сеть содержит принципиальную схему контактов, катушек, дополнительных блоков (POU) и соединительных линий. На левой стороне сети есть контакт или ряд контактов, которые передают состояние ВКЛ или ВЫКЛ, что соответствует логическим значениям ИСТИНА и ЛОЖЬ слева направо.С каждым контактом связана логическая переменная. Если эта переменная имеет значение ИСТИНА, статус передается слева направо через соединительную линию. В противном случае выдается реле OFF. Таким образом, катушка (катушки) в правой части сети принимает (а) значение ON и OFF, приходящее слева, и значение TRUE или FALSE записывается соответственно в присвоенную им логическую переменную.

Если элементы соединены последовательно, это означает операцию И. Если они соединены параллельно, это означает операцию ИЛИ.Линия, проходящая через элемент, означает отрицание элемента. Отрицание входа или выхода обозначается кружком.

Пример

IEC 61131-3 определяет полный набор команд LD, состоящий из различных типов контактов и катушек. Контакты проводят ток (в зависимости от их типа) слева направо. Катушки хранят поступающее значение. Контакты и катушки назначены логическим переменным. Вы можете дополнить сеть LD переходами, возвратами, метками и комментариями.

См. Также

Список инструкций — это язык программирования, подобный ассемблеру, соответствующий стандарту IEC 61131. Он поддерживает программирование на основе аккумулятора.

Список инструкций (IL) состоит из серии инструкций. Каждая инструкция начинается с новой строки и содержит оператор и, в зависимости от типа операции, один или несколько операндов, разделенных запятыми. Метка, за которой следует двоеточие, может быть помещена перед инструкцией. Он служит для идентификации инструкции, и вы можете использовать метку в качестве пункта назначения перехода.Комментарий должен быть последним элементом в строке. Между инструкциями можно вставлять пустые строки.

Поддерживаются все операторы IEC 61131-3, а также несколько входов, несколько выходов, отрицания, комментарии, установка / сброс выходов и условные / безусловные переходы.

Каждая инструкция основана в первую очередь на загрузке значений в аккумулятор (инструкция LD ). После этого выполняется соответствующая операция с параметром из аккумулятора. Результат операции снова записывается в аккумулятор, откуда его следует целенаправленно сохранить с помощью инструкции ST .

Список инструкций поддерживает операторы сравнения (EQ, GT, LT, GE, LE, NE) и переходы для программирования условного выполнения или циклов. Переходы могут быть безусловными (JMP) или условными (JMPC / JMPCN). В случае условных переходов выполняется проверка того, является ли значение в аккумуляторе ИСТИНА или ЛОЖЬ .

Пример

См. Также

Control Engineering | Какой язык программирования IEC 61131-3 лучше? Часть 1

Гэри Л.Пратт, П. 29 июня 2020 г.

Цели обучения
  • IEC 61131-3 Языками программирования являются LD, SFC, FBD, CFC и ST.
  • Ladder Diagram остается популярным из-за своей графической природы.
  • Sequential Function Chart — это графический язык, который отлично подходит для выражения конечных автоматов и обращается к графической природе инженеров.

Существует множество вариантов языков программирования для программируемых логических контроллеров (ПЛК).Говорят, что самое замечательное в стандартах — это то, из чего выбирать! Хотя это подразумевается как сарказм, в случае языков программирования IEC 61131-3 преимуществом является наличие нескольких языковых стандартов, из которых можно выбирать.

Многие студенты посещают мои учебные классы с мыслью, что они выберут язык, который им больше всего подходит, а затем будут специализироваться на нем. В начале урока часто спрашивают, какой язык я рекомендую. Или: «Какой язык лучше?»

Я обычно отвечаю на этот вопрос, спрашивая: «Какое число лучше всего в индийско-арабской системе счисления?» или «Какое лучшее слово в английском языке?» (Студент недавно сказал, что лучшее английское слово — «spork», но я думаю, что этот ответ все еще ожидает всеобщего согласия).

Рисунок 1: Языки программирования IEC61131-3 предлагают языки, подходящие для конкретных нужд. Предоставлено: ControlSphere Engineering

Хорошая аналогия — спросить, какое программное обеспечение для офисной работы лучше всего — редактор документов, редактор презентаций или редактор электронных таблиц? Хотя презентации и таблицы можно создавать с помощью редактора документов, правильно ли это? Точно так же презентации и документы могут быть созданы в инструменте электронных таблиц, а документы и электронные таблицы — в инструменте презентаций.Но есть ли в этом смысл? Стоит ли изучать все приемы, необходимые для того, чтобы один инструмент служил нескольким целям, или более эффективно изучать только ключевые особенности инструмента, предназначенного для работы?

Аналогичную аналогию можно провести с электроинструментами для газонов. Как показывают бесчисленные видеоролики на YouTube, можно использовать косилку для стрижки живой изгороди. (Пожалуйста, не пытайтесь!) Гораздо эффективнее (и менее опасно) использовать правильный инструмент для работы.

Рис. 2. Лучше всего использовать подходящий инструмент для работы.Предоставлено: ControlSphere Engineering

Как и в случае с электроинструментами для газонов, наиболее эффективно использовать лучший язык программирования для приложения, чтобы избежать сложностей, связанных с вбиванием квадратного штифта приложения в круглое отверстие для инструмента. Благодаря языкам программирования IEC 61131-3 программирование и обслуживание ПЛК улучшаются, если используются сильные стороны всех языков.

Языки программирования: LD, SFC, FBD, CFC и ST

«Какой язык программирования IEC 61131-3 лучший? Часть 1 »(эта статья) обсуждает сильные стороны и лучшие приложения лестничной диаграммы (LD) и последовательной функциональной диаграммы (SFC).

«Какой язык программирования IEC 61131-3 лучший? Часть 2 »обсудит функциональную блок-схему (FBD), непрерывную функциональную схему (CFC), структурированный текст (ST), а также то, как они могут быть смешаны и согласованы для достижения оптимальных результатов.

Что такое программирование лестничных диаграмм (LD)?

Программирование на лестничных диаграммах, или LD, ведет свою историю около 100 лет назад до релейной лестничной логики (RLL), которая была создана для описания систем электрических компонентов, таких как реле, таймеры и двигатели. На заре автоматизации, когда ПЛК заменяли реле и таймеры, было вполне разумно создать язык программирования, знакомый большинству пользователей и похожий на инструмент, который он заменял.К сожалению, по мере того, как контроллеры становились более функциональными и развивались по сравнению с реле и таймерами, исходный язык LD был втиснут в службы, для которых он никогда не предназначался, и плохо подходил.

Эта ситуация усугублялась медленными темпами, с которыми поставщики ПЛК предоставляли новые языки, более подходящие для приложений ПЛК и программируемых контроллеров автоматизации (PAC). Это особенно верно в отношении контроллеров из Северной Америки, что объясняет глобальные различия в непреходящей популярности LD.

Рисунок 3: Диаграмма сравнивает языки сложной логической логики, реализованной в Codesys. Предоставлено: ControlSphere Engineering

Сильные стороны программирования LD

Сильная сторона LD и ключ к его непреходящей популярности — это его графическая природа. Из всех обобщений, которые можно сказать об инженерах (как это часто показано в вашем любимом мультфильме Дилберта), можно с уверенностью сказать, что инженеры обычно ориентированы на графическое представление. (Кто из нас может эффективно общаться без бумаги, карандаша или белой доски?) Вначале большинство альтернатив LD-программирования представляли собой текстовые языки, которые не соответствовали графической природе инженеров.Это привело к дальнейшему нежеланию уходить от LD. К счастью, ситуация меняется.

LD остается отличным языком, для которого он изначально был предназначен — сложной булевой логикой. Оставаясь в этой области, логика LD проста в разработке и проста в отладке. Рисунок 3 иллюстрирует этот момент, показывая одну и ту же логическую логику на нескольких языках IEC 61131-3. Допустим, мы ожидаем, что «Inspect» будет ИСТИННЫМ. Насколько легко определить, почему результат не соответствует ожиданиям? В LD ответ быстро определяется, наблюдая, где прерывается путь сплошных синих контактов (GantryIsRight НЕ ИСТИНА).В CFC и FBD проблему также можно определить, наблюдая за ходом синего пути, но это требует мысленной оценки операторов AND и OR. Оценить проблему в тексте — непростая задача.

Что такое программирование последовательной функциональной схемы (SFC)?

Sequential Function Chart (SFC) — это графический язык, который отлично подходит для выражения конечных автоматов и, как и LD, обращается к графической природе инженеров. Чтобы обеспечить лучший контекст, это обсуждение языка программирования будет разбито на две части:

1) Конечные автоматы в целом и

2) Язык для реализации конечного автомата.

Что такое конечный автомат?

Конечные автоматы

появились много лет назад, но в промышленном программировании начали применяться совсем недавно. Конечные автоматы — очень мощный метод выражения системы, поведение которой зависит от прошлой истории, например, любой логики с:

1) Установите катушки или катушки сброса

2) Логика запечатывания (логическая обратная связь)

3) Внутренние флаги, которые устанавливаются кодом, чтобы повлиять на поведение кода при будущих сканированиях.

На самом деле, даже простые TON On-Timer и R-Trig one-shot являются конечными автоматами.Их следующее поведение зависит от предыдущих входных данных и поведения, как показано на рисунке 4. (Выполнен ли IN? Было ли достигнуто целевое время?)

Рисунок 4. Даже обычный таймер TON и однократный R-Trig являются конечными автоматами. Здесь они показаны реализованными в Codesys SFC. Предоставлено: ControlSphere Engineering

Конечные автоматы

имеют много преимуществ по сравнению с другими методами кодирования:

1) Их легко спроектировать, потому что он четко описывает состояния, в которых может находиться система, как система переходит между этими состояниями и действия, которые система должна предпринимать в этих состояниях.

2) Во время выполнения легко увидеть, в каком именно состоянии находится система, что она делает в этом состоянии и что заставит ее перейти в следующее состояние (или почему она не переходит в следующее состояние. если что-то пошло не так в процессе).

3) Продвигает хорошо продуманный и хорошо организованный дизайн. Это гарантирует, что все возможные непредвиденные обстоятельства были обработаны (что исключает вероятность того, что вас вызовут посреди ночи, чтобы исправить код, который не исправил необычное состояние).

4) Легко определить, что все возможные варианты были должным образом протестированы. Просто распечатайте SFC и вычеркните каждое состояние и переход по мере его выполнения. Когда все вычеркнуто, тестирование завершено (и уровень уверенности программиста составляет 100%).

Конечные автоматы могут быть реализованы по-разному.

Как реализовать конечный автомат

Хотя конечные автоматы могут быть реализованы практически на любом языке, они требуют особой техники кодирования, которая состоит из шагов, переходов, ветвей / переходов и действий.

Шаги описывают состояния, в которых может находиться система; Переходы указывают, когда система должна перейти от одного шага к следующему; ветви и скачки указывают, каким должен быть следующий шаг; и действия определяют, какая операция должна быть выполнена на этом шаге (или при входе или выходе из этого шага).

Благодаря своей графической природе и специализации для работы, SFC является наиболее естественным выбором языка для конечных автоматов, как показано на рисунке 5.

Рисунок 5: Схема показывает компоненты программирования последовательной функциональной схемы (SFC).Предоставлено: ControlSphere Engineering

На рис. 6 показан пример конечного автомата для системы загрузки, отображаемой в интерактивном режиме, где текущие состояния отображаются синим цветом. Обратите внимание, что в этом примере есть три одновременных параллельных ветви, которые выполняются независимо друг от друга. Также обратите внимание, насколько просто определить текущее состояние системы, что система делает в текущем состоянии, каковы следующие состояния и какие условия требуются для перехода к следующим состояниям.

Рисунок 6: Пример показывает последовательную функциональную схему (SFC) с одновременными ветвлениями, реализованную в Codesys. Предоставлено: ControlSphere Engineering

Для системы, требующей необычной сложности или гибкости, конечные автоматы также могут быть реализованы на текстовых языках, как показано на рисунке 7. Для организаций, использующих LD, конечные автоматы могут быть даже реализованы в LD, используя катушку для каждого состояния, переход логика для включения / выключения каждой катушки для перевода системы из одного состояния в другое и отдельная логика, которая использует катушки состояний для реализации действий.

Рисунок 7: Конечный автомат, реализованный в структурированном тексте с пронумерованными шагами. Предоставлено: ControlSphere Engineering

Некоторые поставщики также предоставляют реализацию диаграмм состояний унифицированного языка моделирования (UML) в качестве более мощной и гибкой альтернативы SFC, но это происходит за счет более длительного обучения и ограниченного признания в сообществе промышленных систем управления.

Когда дело доходит до конечных автоматов, выбор языка вторичен по сравнению с выбором техники внутри языка.В SFC язык вынуждает использовать технику конечного автомата. На других языках использование правильной техники зависит от дисциплины инженера. Если функциональность зависит от предыдущей истории, это конечный автомат. Для получения оптимального кода реализуйте его как таковой.

[Связанная статья Control Engineering объясняет «Сценарии использования UML, диаграммы последовательностей: легко преобразовать в исполняемый код».]

Используйте правильный язык для программирования системы управления

Для эффективного общения на английском языке важно иметь правильный словарный запас и знать, как эффективно использовать этот словарный запас.Для создания эффективных программ промышленного контроля важно владеть правильными языками и знать, как эффективно использовать эти языки. В стандарте IEC 61131-3 представлены языки, а в этой статье представлены рекомендации по эффективному использованию LD и SFC. См. Часть 2 для использования FBD, CFC и ST. Идите вперед и эффективно программируйте с языками программирования IEC 61131-3.

Гэри Л. Пратт , P.E. является президентом ControlSphere Engineering. Под редакцией Марка Т. Хоске, контент-менеджера, Control Engineering , CFE Media, mhoske @ cfemedia.com.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Языки программирования IEC 61131-3, LD, SFC

УЧИТЬСЯ

Какой язык программирования IEC 61131-3 лучше всего подходит для вашей задачи?

ОНЛАЙН Подробнее см .:

Видео демонстрация каждого языка и конфигурации из файла csv.

Статья об объектно-ориентированном промышленном программировании (OOIP).

Дополнительные загрузки программного обеспечения из Фонда объектно-ориентированного промышленного программирования.

www.ooip-foundation.org

Интегрированная среда разработки (IDE) Codesys

от 3S-Smart Software Solutions, использованная для примеров в этой статье, может быть загружена бесплатно, включая программный ПЛК, который будет работать в течение 2 часов между сбросами.

Статью Control Engineering с инструкциями по программированию программируемого логического контроллера, терминами, логическими схемами и прочим, см. В разделе «Средства управления предприятием, ориентированные на поддержку: основы ПЛК».

Интернет за дополнительную плату

Биография автора: Кто такой Гэри Пратт?

Гэри Л.Пратт, П. является президентом ControlSphere Engineering. Карьера Пратта началась в компании Chevron Corporate Engineering в 1982 году и занимала многочисленные должности в отрасли промышленного контроля. Он имеет патенты на промышленные средства управления и теперь концентрируется на том, чтобы делиться своими знаниями и опытом с представителями следующего поколения через консультации и учебные курсы по языкам программирования IEC 61131-3 и интегрированной среде разработки Codesys (IDE).

4. Компиляция, связывание и поиск

Глава 4.Компиляция, компоновка и поиск

Я считаю, что золотое правило требует, чтобы, если мне нравится программа Я должен поделиться этим с другими людьми, которым это нравится. Продавцы программного обеспечения хотят разделяйте пользователей и завоевывайте их, заставляя каждого пользователя соглашаться не делиться с остальными. Я отказываюсь нарушать таким образом солидарность с другими пользователями. Я не могу с чистой совестью подписать соглашение о неразглашении или программное обеспечение лицензионное соглашение. Чтобы я мог продолжать пользоваться компьютерами без бесчестие, я решил собрать достаточное количество бесплатных программное обеспечение, чтобы я мог обходиться без какого-либо программного обеспечения, которое не бесплатно.

— Ричард Столмен, основатель проекта GNU. GNU Manifesto

В этой главе мы рассмотрим этапы подготовки вашего программное обеспечение для исполнения во встроенной системе. Мы также обсудим соответствующие инструменты разработки и узнайте, как создать программу Blinking LED показано в главе 3.

Но прежде чем мы начнем, мы хотим прояснить, что встроенные системное программирование существенно не отличается от программирования ты уже сделал это раньше. Единственное, что действительно изменилось, это то, что вы необходимо иметь представление о целевой аппаратной платформе. Кроме того, каждая целевая аппаратная платформа уникальна — например, способ связи через последовательный интерфейс может отличаться от процессора к процессору и от платформы к платформе. К сожалению, эта уникальность среди аппаратных платформ приводит к дополнительному усложнению программного обеспечения, и это также причина, по которой вам нужно больше знать о программном обеспечении процесс сборки, чем когда-либо прежде.

В этом издании книги мы сосредоточены на использовании программных средств с открытым исходным кодом. Это замечательно, что у разработчиков программного обеспечения есть мощные операционные системы и инструменты, которые совершенно бесплатны и доступны для изучения и изменения. Решения с открытым исходным кодом очень популярны и составляют жесткую конкуренцию их коммерческие аналоги.

Когда инструменты сборки работают в той же системе, что и программа, они производят, они могут сделать много предположений о системе. Это обычно не так при разработке встроенного программного обеспечения, когда сборка инструменты работают на хосте , который отличается от аппаратная платформа target . Есть много то, что инструменты разработки программного обеспечения могут делать автоматически, когда целевая платформа четко определена. [] Эта автоматизация возможна, потому что инструменты может использовать возможности оборудования и операционной системы, на которых программа будет выполнена.Например, если все ваши программы будут выполняется на IBM-совместимых компьютерах под управлением Windows, ваш компилятор может автоматизировать — и, следовательно, скрыть от вашего взгляда — определенные аспекты процесс сборки программного обеспечения. Встроенные средства разработки программного обеспечения на с другой стороны, редко может делать предположения о целевой платформе. Вместо этого пользователь должен предоставить некоторые из своих знаний о системе. инструментам, дав им более подробные инструкции.

Процесс преобразования представления исходного кода вашего встроенного программного обеспечения в исполняемый двоичный образ включает три различных шаги:

  1. Каждый из исходных файлов должен быть скомпилирован или собран в объектный файл.

  2. Все объектные файлы, полученные в результате первого шага, должны быть связаны вместе для создания единого объектного файла, называемого перемещаемая программа.

  3. Адреса физической памяти должны быть назначены относительному смещения в перемещаемой программе в процессе, называемом переезд.

Результатом последнего шага является файл, содержащий исполняемый файл двоичный образ, готовый к запуску во встроенной системе.

Только что описанный процесс разработки встроенного программного обеспечения показано на рисунке 4-1. На этом рисунке три шага показаны сверху вниз. внизу, с инструментами, которые выполняют шаги, указанные в прямоугольниках с закругленные углы. Каждый из этих инструментов разработки занимает один или несколько файлов. в качестве ввода и создает один выходной файл. Более конкретная информация об этих инструментах и ​​создаваемых ими файлах содержится в разделах которые следуют.

Рисунок 4-1.Процесс разработки встроенного программного обеспечения

Каждый из этапов процесса сборки встроенного программного обеспечения представляет собой преобразование выполняется программным обеспечением, работающим на универсальном компьютер. Чтобы отличить этот компьютер разработчика (обычно ПК или Unix рабочая станция) от целевой встроенной системы, она называется хост-компьютер. Компилятор, ассемблер, компоновщик и локатор работают на на главном компьютере, а не на самой встроенной системе. Однако эти инструменты объединяют свои усилия для создания исполняемого двоичного образа, который будет правильно выполняться только в целевой встроенной системе. Этот раскол обязанности показаны на рисунке 4-2.

Рисунок 4-2. Разделение между хостом и целью

В этой книге мы будем использовать инструменты GNU (compile

R Tutorial — Learn R Programming

Хотя RStudio — отличный инструмент для начала изучения R, это всего лишь интерфейс для консоли R. Важно быть знакомым с запуском программ R непосредственно через командную строку или терминал, поскольку у вас не всегда может быть доступ к графическому интерфейсу, если вы запускаете программы R на сервере.

Если R установлен правильно, вы можете открыть консоль R, набрав «R» на терминале и нажав Return / Enter.

Когда вы запустите R, первое, что вы увидите, это консоль R с приглашением по умолчанию «>». Мы можем начать вводить команды прямо в приглашении и нажать «Return», чтобы выполнить его.

Например, попробуйте ввести следующие команды в командной строке R

 > n <- c (2, 3, 5, 10, 14)
> означает (п)
[1] 6,8
  

Как видите, каждая команда выполняется, как только вы нажимаете клавишу возврата, и если есть какой-либо результат (среднее значение в приведенном выше примере), он отображается.

Если команда не завершена, когда вы нажмете «Return», подсказка изменится на «+» и продолжит ввод данных до тех пор, пока команда не будет синтаксически завершена.

В качестве альтернативы мы можем выполнять команды R, хранящиеся во внешнем файле, используя функцию source () следующим образом.

 > источник ("example.R")
Чтобы выйти из командной строки, мы можем вызвать функцию q () (как в quit).
> q ()
  

Различные способы запуска сценариев R

Иногда вам может потребоваться запустить программу R внутри пакета или сценария оболочки.Есть разные способы добиться этого.

Метод 1. Использование команды R CMD BATCH

Сохраните сценарий R в текстовом файле с расширением .R и введите следующую команду.

 R ПАКЕТ CMD /home/demo/learnR/Rprogramming.R 

Вывод этой команды будет сохранен в файле с именем Rprogramming.Rout

Метод 2: Использование Rscript

Используйте следующую команду

 Rscript /home/demo/learnR/Rprogramming.R
 

Разница между R CMD и Rscript заключается в том, что Rscript печатает вывод в STDOUT вместо файла.

Если вы хотите превратить вашу программу R в исполняемый файл, вы можете указать, что вы хотите, чтобы файл запускался с использованием Rscript , добавив следующую строку в начале вашего R-скрипта.

  #! / Usr / bin / env Rscript
Например, если ваша программа R выглядит как
#! / usr / bin / env Rscript
п <- с (2, 3, 5, 10, 14)
среднее (п)
  

Вы можете выполнить его прямо из терминала как ./Rprogramming.R

Программирование ПЛК | Руководство по ПЛК

Языки программирования
Программа, загружаемая в системы ПЛК в машинном коде, последовательности двоичных кодовых чисел для представления программных инструкций.
Можно использовать язык ассемблера, основанный на использовании мнемоники, и компьютерная программа, называемая ассемблером, используется для перевода мнемоники в машинный код.
Могут использоваться языки высокого уровня (C, BASIC и т. Д.).

Устройства программирования
ПЛК можно перепрограммировать с помощью соответствующего устройства программирования:
Консоль программирования
ПК
Ручной программатор

Введение в релейно-контактную логику
В релейной логике используются графические символы, похожие на принципиальные схемы реле.
Лестничная диаграмма состоит из двух вертикальных линий, обозначающих шины питания. Цепи соединяются горизонтальными линиями между этими двумя вертикалями.

Элементы лестничной диаграммы
Мощность течет слева направо.
Выход на правой стороне нельзя напрямую соединить с левой стороной.
Контакт не может быть размещен справа от выхода.
Каждая цепочка содержит как минимум один выход.
Каждый выход можно использовать в программе только один раз.
Определенный входной / выходной выход может появляться более чем на одной ступени лестницы.
Все входы / выходы идентифицируются по их адресам, обозначение, используемое в зависимости от производителя ПЛК.

Введение в список операторов
Список операторов - это язык программирования, использующий мнемонические сокращения логических операций
. Логические операции работают с комбинацией
переменных, которые являются истинными или ложными.
Оператор - это инструкция или директива для ПЛК.

Операции со списком операторов
* Инструкция Load (LD).
* И инструкция (А).
* Или инструкция (O).
* Инструкция вывода (=).

Схемы функциональных блоков
Функциональный блок представлен в виде блока с именем функции, записанным в.

Пример обратите внимание:
LD: нагрузка
O: или
AN: а не (и нормально замкнутый контакт)
ALD: И первый LD со вторым LD

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.