Системы автоматизации и управления технологическими процессами
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
ование. В настоящее время реально это означает, что целесообразно в локальных системах использовать не специализированные микроконтроллеры, а PC-совместимые контроллеры. Это требование, конечно, не является императивным, так как имеется достаточное количество примеров, когда наиболее эффективны именно специализированные контроллеры.
Например, в задачах цифровой обработки сигналов используются специальные DSP-процессоры. Но при этом следует понимать, что обслуживание узкоспециализированного программного обеспечения часто накладно.
При разработке микропрограмм для локальных контроллеров тщательно обосновывать выбор контроллеров, исходя из перспективности той или иной микроконтроллерной платформы. Причём, основным аспектом является не экономический, так как стоимость современных микроконтроллеров стремительно снижается, а системный. Использование устаревающих контроллеров нецелесообразно. Кросс-средства программирования для различных контроллеров существенно отличаются с точки зрения универсальности, стандартизованности и ориентированности на интеграцию в состав более сложных иерархических систем.
Библиотеки программ, созданные для микроконтроллеров, с трудом поддаются повторному использованию и передаче другим пользователям, часто оказывается проще создать программы заново. К сожалению, объектно-ориентированный подход здесь применим далеко не всегда, так как влечёт резкое увеличение объёмов кодов.
Альтернативой традиционному программированию микроконтроллеров, в принципе, является технология Java, предполагающая сетевую загрузку исполняемых программ (апплетов) в контроллеры. Здесь следует отметить, что это не вполне безопасно и не всегда надёжно.
Международная Электротехническая Комиссия (МЭК) в 1993 г. Утвердила стандарт IEC 61131 часть 3 (IEC 61131-3). Этот международный стандарт входит в группу IEC 61131 стандартов, которые охватывают различные аспекты использования программируемых логических контроллеров (ПЛК - PLC).
Назначение IEC 61131-3 - стандартизация существующих языков ПЛК. Стандарт IEC 61131-3 оказался настолько актуален, что ждать его адаптации не хватило сил: функции поддержки, и внедрение стандарта на рынке взяла на себя независимая организация PLCOpen, состоящая из производителей и пользователей программного обеспечения (ПО), ориентированного на IEC 61131- 3. В результате деятельности PLCOpen на рынке ПО появилась серия сертифицированных средств программирования ПЛК, - средств, которые достаточно широко и небезуспешно внедряются в промышленности. В целом, это воспринимается как очередной прогрессивный шаг в рамках концепции "открытых систем". Стандарт IEC 61131-3 описывает синтаксис и семантику пяти языков программирования ПЛК. Эти языки не являются чем-то совершенно новым, а лишь обобщают то, что широко известно в области автоматизации промышленных объектов:
SFC (Sequential Function Chart) - графический язык, используемый для описания алгоритма в виде набора связанных пар: шаг (step) и переход (transition). Шаг представляет собой набор операций над переменными. Переход - набор логических условных выражений, определяющий передачу управления к следующей паре шаг-переход. По внешнему виду описание на языке SFC напоминает хорошо известные логические блок - схемы алгоритмов. SFC имеет возможность распараллеливания алгоритма. Однако, SFC не имеет средств для описания шагов и переходов, которые могут быть выражены только средствами других языков стандарта (например, условными операторами Pascal - язык ST). Поэтому любая реализация языка SFC - это просто начальное представление логики алгоритма.
LD (Ladder Diagram) - графический язык программирования, являющийся стандартизованным вариантом класса языков релейно-контактных схем. Логические выражения на этом языке описываются в виде реле, которые широко применялись в области автоматизации в 60-х годах, дополненный дискретными устройствами: таймерами, счетчиками и т.п.
FBD (Functional Block Diagram) - графический язык по своей сути похожий на LD. Вместо реле в этом языке используются функциональные блоки, функциональное назначение которых гораздо шире. Сюда входят такие блоки, как ПИД - регулятор, фильтр и т.п. По сути дела, FBD является наиболее естественным способом описания структуры САУ с точки зрения инженера по автоматике. FBD поддерживается многими современными системами проектирования и SCADA-системами.
ST (Structured Text) - текстовый высокоуровневый язык общего назначения, по синтаксису ориентированный на Паскаль. Фактически, это обычное программирование на языке высокого уровня.
IL (Instruction List) - текстовый язык низкого уровня. В дополнение к языку ST - это программирование фактически на Ассемблере. Это необходимо в случае разработки драйверов и критических ко времени программ.
В качестве примера рассмотрим решение на языке LD (реализации языков LD и FBD) задачи управления технологическим участком, схема которого приведена ниже.
Многие задачи управления могут быть описаны, как последовательность событий. Управляющая программа должна проверять порядок выполнения событий. Она не только выполняет обычные операции управления, но и учитывает возможные неисправности и критические ситуации.
Рассмотрим простой пример.
Рисунок 5.2 - Технологическое оборудование - конвейер
Оператор нажал кнопку пуска.
Проверяется наличие заготовки. Если она есть, то процесс продолжается. Если нет - конвейер двигается до появления заготовки.
Заготовка фиксируется зажимом.
Деталь прессуется.
Зажи?/p>