Основы стандарта программирования ПЛК

В третьей редакции стандарт языков программирования ПЛК IEC 61131-3 предоставляет пользователям надежную структуру для разработки эффективных решений на всех этапах автоматизации процессов. Здесь предусмотрено три графических и два текстовых языка программирования с поддержкой библиотек PLCopen, различных приложений и способов коммуникации, что позволяет создавать блоки многократно используемого кода. Программисты получают три преимущества PLCopen: поддержку нескольких языков программирования, оптимизацию программ и поддержку при возникновении проблем.

Поддерживаемые языки программирования

Хотя невозможно гарантировать полную совместимость кода в разных ПЛК, стандарт IEC 61131-3 поддерживает следующие широко используемые языки:

• графические языки программирования:
  • язык релейной логики (LD), основными элементами которого являются контакты, обмотки реле, вертикальные и горизонтальные перемычки и др.;
  • язык функциональных блоков (FBD), включающий функции и/или функциональные блоки;
  • язык последовательных схем (SFC), представляющий собой блок-схемы алгоритмов;
• текстовые языки программирования:
  • язык структурированного текста (ST), состоящий из утверждений и выражений (рис. 1);
  • список инструкций (IL), представляющий собой последовательность инструкций.

Рис. 1. Функциональный блок PLCopen типа Byte_To_Buf, созданный в ST: FB, используется для обработки обмена данными для команды ввода/вывода на датчике, подключенном по Modbus

Гибкость позволяет оставить последовательность кода при модернизации. Это также полезно при запуске нового проекта: можно выбрать предпочтительный метод программирования. В некоторых случаях удобно создавать программу с помощью функциональных блоков (FB), с подпрограммами на ST. Интеграции функциональных блоков PLCopen повышает производительность и/или позволяет переструктурировать логику в процессе устранения неполадок. Поддержка стандарта разнообразных языков делает возможным использование и внедрение различных библиотек PLCopen, при этом пользователи могут программировать на своем предпочтительном языке (или языках).

Оптимизация, интеграция, повторное использование

Библиотеки PLCopen в средах программирования, совместимых с IEC 61131-3, предоставляют пользователям рекомендации и лучшие практики, которые помогают разрабатывать эффективные многократно используемые программы для ПЛК, а также предлагают другие инструменты, позволяющие применять эти рекомендации для управления используемой памятью или производительностью программ ПЛК. Библиотеки PLCopen разрабатываются и создаются для поддержки и мониторинга логики проекта, безопасности, OPC UA-HMI и XML-экспорта исходного кода проекта в зависимости от потребностей конечной конфигурации. Библиотеки PLCopen могут использоваться при разработке приложений для таких задач, как возврат в исходное положение (хоуминг), построение координированного движения, управление моментом двигателя, построение алгоритмов работы механизмов и переключения передач. Широкий спектр функций реализует поддержку пользователей на каждом этапе процесса, сокращая время программирования.

Стандарт языков программирования ПЛК IEC 61131-3 также разрешает создавать переменные для хранения постоянных значений (констант) и назначать их как глобальные, локальные, внешние, временные или входные/выходные (I/O). Открытость стандарта в создании переменных делает возможной настройку библиотек PLCopen с помощью стандартных функциональных блоков (счетчик, таймер и т. д.) и функций (преобразование типов, бит-строка, INTEGER, REAL и т. д.). Адаптация функций/функциональных блоков также поможет проекту работать более эффективно, сокращая код за счет повторного использования в других его разделах. Пользуясь стандартами программирования ПЛК, можно оптимально выделять ресурсы ЦПУ для назначения программ задачам, исходя из заданной конфигурации, цикличности, событий или особенностей системы. Можно определять временные интервалы, устанавливать приоритет команд и осуществлять слежение за выполнением программ. Конфигурация ресурсов является полезным инструментом для обеспечения требуемых временных и исполнительных результатов. Рекомендации PLCopen и стандарты языков программирования ПЛК IEC 61131-3 позволяют оптимизировать проекты для точной настройки и устранять возникающие неполадки.

Поддержка при устранении неполадок

Во время отладки и выявления проблем PLCopen предоставляет пользователям ряд инструментов для устранения неполадок: встроенную логику для подачи сигналов тревоги об ошибках, указание идентификаторов ошибок и их кодов с предполагаемыми решениями (рис. 2, 3). Используйте инструменты для устранения ошибок в синтаксисе языка, логических нарушений, при неправильных настройках параметров и многого другого.

Рис. 2. Функциональный блок PLCopen типа MC_ReadAxisError может использоваться для определения ошибок по осям управления движением с указанием идентификатора ошибки (ErrorID) и дополнительным описанием

Рис. 3. Диаграмма состояний PLCopen Motion: мониторинг ошибок, возврат в начальную точку, остановка и т. д.