МЭК 61131-3 (Прадо-Шляпцев)
Содержание |
Описание
Стандарт МЭК 61131-3 устанавливает пять языков программирования ПЛК, три графических и два текстовых.
Первоначально стандарт назывался IEC 1131-3 и был опубликован в 1993 г., но в 1997 г. МЭК перешел на новую систему обозначений и в названии стандарта добавилась цифра "6". Продвижением стандарта занимается организация PLCopen
IEC 61131-3 — раздел международного стандарта IEC 61131 (также существует соответствующий европейский стандарт EN 61131), описывающий языки программирования для программируемых логических контроллеров.
Программи́руемый логи́ческий контро́ллер (ПЛК) — электронная составляющая промышленного контроллера, специализированного (компьютеризированного) устройства, используемого для автоматизации технологических процессов. В качестве основного режима работы ПЛК выступает его длительное автономное использование, зачастую в неблагоприятных условиях окружающей среды, без серьёзного обслуживания и практически без вмешательства человека.
Цели
Основной целью стандарта было повышение скорости и качества разработки программ для ПЛК, а также создание языков программирования, ориентированных на технологов, обеспечение соответствия ПЛК идеологии открытых систем, исключение этапа дополнительного обучения при смене типа ПЛК.
Характеристики системы программирования
Системы программирования, основанные на МЭК 61131-3, характеризуются следующими показателями:
- Hадежностью создаваемого программного обеспечения. Надежность обеспечивается тем, что программы для ПЛК создаются с помощью специально предназначенной для этого среды разработки, которая содержит все необходимые средства для написания, тестирования и отладки программ с помощью эмуляторов и реальных ПЛК, а также множество готовых фрагментов программного кода;
- Возможностью простой модификации программы и наращивания ее функциональности;
- Переносимостью проекта с одного ПЛК на другой;
- Возможностью повторного использования отработанных фрагментов программы;
- Простотой языка и ограничением количества его элементов.
Виды языков программирования МЭК
Языки МЭК 61131-3 появились не как теоретическая разработка, а как результат анализа множества языков, уже используемых на практике и предлагаемых рынку производителями ПЛК. Стандарт устанавливает пять языков программирования со следующими названиями:
- Структурированный текст (ST - Structured Text);
- Последовательные функциональные схемы (SFC - "Sequential Function Chart");
- Диаграммы функциональных блоков (FBD - Function Block Diagram);
- Релейно-контактные схемы, или релейные диаграммы (LD - Ladder Diagram);
- Список инструкций (IL - Instruction List).
Графическими языками являются SFC, FBD, LD. Языки IL и ST являются текстовыми.
Принципы языков МЭК
Языки МЭК 61131-3 базируются на следующих принципах:
- Вся программа разбивается на множество функциональных элементов - Program Organization Units (POU), каждый из которых может состоять из функций, функциональных блоков и программ. Любой элемент МЭК-программы может быть сконструирован иерархически из более простых элементов;
- Стандарт требует строгой типизации данных. Указание типов данных позволяет легко обнаруживать большинство ошибок в программе до ее исполнения;
- Имеются средства для исполнения разных фрагментов программы в разное время, с разной скоростью, а также параллельно. Например, один фрагмент программы может сканировать концевой датчик с частотой 100 раз в секунду, в то время как второй фрагмент будет сканировать датчик температуры с частотой один раз в 10 сек;
- Для выполнение операций в определенной последовательности, которая задается моментами времени или событиями, используется специальный язык последовательных функциональных схем ( SFC);
- Стандарт поддерживает структуры для описания разнородных данных. Например, температуру подшипников насоса, давление и состояние "включено-выключено" можно описать с помощью единой структуры "Pomp" и передавать ее внутри программы как единый элемент данных;
- Стандарт обеспечивает совместное использование всех пяти языков, поэтому для каждого фрагмента задачи может быть выбран любой, наиболее удобный, язык;
- Программа, написанная для одного контроллера, может быть перенесена на любой контроллер, совместимый со стандартом МЭК 61131-3.
Любой ПЛК работает в циклическом режиме. Цикл начинается со сбора данных с модулей ввода, затем исполняется программа ПЛК и оканчивается цикл выводом данных в устройства вывода. Поэтому величина контроллерного цикла зависит от времени исполнения программы и быстродействия процессорного модуля.
Описание языков МЭК 61131-3
- IL (Instruction List) — язык программирования стандарта IEC61131-3. Предназначен для программирования промышленных контроллеров. По синтаксису напоминает ассемблер.
Пример: Линейное преобразование Y(x)=A*x+B
- LD (Ladder Diagram)— язык релейной (лестничной) логики.
Предназначен для программирования промышленных контроллеров (ПЛК). Синтаксис языка удобен для замены логических схем, выполненных на релейной технике. Ориентирован на инженеров по автоматизации, работающих на промышленных предприятиях. Обеспечивает наглядный интерфейс логики работы контроллера, облегчающий не только задачи собственно программирования и ввода в эксплуатацию, но и быстрый поиск неполадок в подключаемом к контроллеру оборудовании.
- FBD (Function Block Diagram) — графический язык программирования стандарта МЭК 61131-3.
Предназначен для программирования программируемых логических контроллеров (ПЛК). Программа образуется из списка цепей, выполняемых последовательно сверху вниз.
Цепи могут иметь метки.
Инструкция перехода на метку позволяет изменять последовательность выполнения цепей для программирования условий и циклов.
- SFC (Sequential Function Chart) — язык программирования стандарта МЭК61131-3. Предназначен. для программирования промышленных контроллеров. Широко используется в SCADA/HMI пакетах.
SFC — графический язык, предназначенный для написания программ последовательного управления технологическим процессом, описывающий его в форме близкой к диаграмме состояний. Аналогом может служить сеть Петри с разноцветными фишками. В каждом состоянии система выполняет действия (подпрограммы) с определенными модификаторами.
Например, модификатор N — исполнять, пока состояние активно.
- ST (Structured Text) — язык программирования стандарта МЭК61131-3. Предназначен для программирования промышленных контроллеров и операторских станций. Широко используется в SCADA/ HMI/SoftLogic пакетах. По структуре ближе всего к языку программирования Паскаль. Удобен для написания больших программ и работы с аналоговыми сигналами и числами с плавающей точкой.
