ภาษาโปรแกรม PLC และแพลตฟอร์มซอฟต์แวร์อัตโนมัติ CoDeSys

ใช้ตัวอย่างที่ง่ายที่สุด: คุณต้องเปิดการกด 1 วินาทีหลังจากที่ผู้ปฏิบัติงานกดปุ่มสองปุ่มพร้อมกันในสถานะที่กด ดังนั้นเรารับประกันว่ามือทั้งสองของผู้ปฏิบัติงานไม่ว่างและให้เวลาเขาในการตรวจสอบความพร้อมของเครื่อง ทางออกที่ง่ายที่สุดคือการเชื่อมต่อหน้าสัมผัสของทั้งสองปุ่มในซีรีย์และวางรีเลย์อิเล็กทรอนิกส์ด้วยตัวจับเวลา หากตัวจับเวลาอนุญาตให้ปรับเวลาหน่วงได้โครงการดังกล่าวจะให้ความยืดหยุ่นของระบบ แต่ไม่สูงเกินไป

ตัวอย่างเช่นเงื่อนไขเพิ่มเติมใด ๆ ความต้องการในการควบคุมลำดับของการกดปุ่มจะทำให้เราอยู่ในสถานการณ์ที่ยากลำบาก - เราจะถูกบังคับให้เปลี่ยนวงจรโดยการแนะนำรีเลย์เพิ่มเติม นี่ไม่ใช่ปัญหาที่ยากหากมีความต้องการดังกล่าวเกิดขึ้นน้อยมาก

แต่ในเงื่อนไขของการผลิตที่แข่งขันได้เวลาที่ใช้สำหรับผลิตภัณฑ์ใหม่เพื่อเข้าสู่ตลาดจึงมีความสำคัญดังนั้นเมื่อกล่าวถึงการผลิตแบบอัตโนมัติที่มีความยืดหยุ่นการปรับแต่งอุปกรณ์จะต้องดำเนินการอย่างรวดเร็ว

ปัญหาเพิ่มเติมคือการเพิ่มความซับซ้อนของระบบควบคุมเมื่อการผลิตพัฒนาขึ้นและฟังก์ชั่นเพิ่มเติมจะปรากฏขึ้น (ภาวะแทรกซ้อนของอัลกอริทึมการทำงาน)

ผู้เชี่ยวชาญด้านระบบอัตโนมัติใด ๆ ก็ประสบปัญหาในการสร้างระบบควบคุมสำหรับอุปกรณ์ในสาขาวิชาที่เขาไม่คุ้นเคยเพียงพอ: การขาดคำแถลงปัญหาที่ชัดเจนการเกิดขึ้นของเงื่อนไขใหม่เมื่อมีการแนะนำอุปกรณ์อาจทำให้ไม่สามารถดำเนินโครงการได้สำเร็จ

จำเป็นต้องสร้างอุปกรณ์ควบคุมอัลกอริทึมการทำงานที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยไม่ต้องทำซ้ำแผนภาพการเดินสายไฟของระบบควบคุมและเป็นผลให้เกิดความคิดเชิงตรรกะเกิดขึ้นเพื่อแทนที่ระบบควบคุมด้วยตรรกะการดำเนินงานที่ "แข็ง" (ชุดรีเลย์รีเลย์ ออโตมาพร้อมกับตรรกะการทำงานของโปรแกรม เกิดมาแล้ว ตัวควบคุมลอจิกแบบโปรแกรมได้ (PLC). เป็นครั้งแรกที่มีการใช้ PLC ในสหรัฐอเมริกาเพื่อผลิตสายการประกอบอัตโนมัติในอุตสาหกรรมยานยนต์ (1969)

เนื่องจากคำจำกัดความของ“ โปรแกรมควบคุมลอจิก” เป็น“ โปรแกรม” คำถามจึงเกิดขึ้นเกือบจะในทันทีวิธีการตั้งโปรแกรม PLC?

ภาษาโปรแกรมอัลกอริทึมของคอมพิวเตอร์ในเวลานั้นมุ่งเน้นไปที่การแก้ปัญหาการคำนวณ อาชีพของโปรแกรมเมอร์ได้รับการพิจารณาว่าหายากและยากมากไม่มีผู้เชี่ยวชาญดังกล่าวในสถานที่ผลิตใด ๆ ตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดคือการแปลแผนภาพวงจรของเครื่องถ่ายทอดให้เป็นโปรแกรม PLC โดยอัตโนมัติ

ทำไมไม่ ดังนั้นใน PLC ปรากฏ ภาษาของวงจรรีเลย์ - หน้าสัมผัส (RCS หรือ LD ในภาษาอังกฤษแหล่งบันไดไดอะแกรม). นักเทคโนโลยีสามารถ "วาดใหม่" วงจรควบคุมบนจอแสดงผลของสถานีตั้งโปรแกรม PLC ตามธรรมชาติแล้วแผนภาพนั้นไม่ได้แสดงไว้ในรูปกราฟิก แต่ใช้สัญลักษณ์ตามเงื่อนไข

ตัวอย่างเช่นงานที่อธิบายไว้ข้างต้นสามารถตั้งโปรแกรมดังนี้:

ด้านซ้ายและด้านขวาในโปรแกรมดังกล่าวเราจะเห็นรถเมล์ไฟฟ้าแนวตั้งเชื่อมต่อกันด้วยวงจรแนวนอน วงจรอาจประกอบด้วยรายชื่อและองค์ประกอบเพิ่มเติม (ตัวอย่างเช่นตัวจับเวลา) ที่เชื่อมต่อแบบขนานหรือแบบอนุกรม ทางด้านขวาแต่ละวงจรจะจบลงด้วยขดลวดรีเลย์ รายชื่อผู้ติดต่อของรีเลย์นี้สามารถอยู่ในวงจรอื่น ๆ ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะทำให้วงจรค่อนข้างซับซ้อนคล้ายกับการทำงานกับวงจรรีเลย์จริง

สถานีแรกนั้นเป็นอุปกรณ์ขนาดใหญ่ที่ถูกขนส่งโดยคนจำนวนมาก อย่างไรก็ตามแอลซีเริ่มที่จะเปลี่ยนขนาดใหญ่ขึ้นและที่สำคัญที่สุดตู้รีเลย์อัตโนมัติด้วยตรรกะ "แข็ง"

ในทางกายภาพ PLC เป็นหนึ่งหรือหลายบล็อกที่มีชุดเอาต์พุตและอินพุตเฉพาะสำหรับการเชื่อมต่อเซ็นเซอร์และแอคชูเอเตอร์ (ดูรูปที่ 1)

ตรรกะของการดำเนินการอธิบายไว้ในซอฟต์แวร์และดำเนินการโดยไมโครโปรเซสเซอร์ในตัว ด้วยเหตุนี้ PLC เดียวกันจึงสามารถใช้งานฟังก์ชันต่าง ๆ ได้อย่างสมบูรณ์ ในการเปลี่ยนอัลกอริทึมการทำงานไม่จำเป็นต้องทำการดัดแปลงฮาร์ดแวร์

มะเดื่อ 1. หลักการทำงานของ PLC

การพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้นำไปสู่การทำให้ PLC มีขนาดเล็กลงอย่างน่าทึ่ง วันนี้มีคอนโทรลเลอร์ขนาดเล็กที่ตั้งโปรแกรมได้ซึ่งมีจอแสดงผลขนาดเล็กและความสามารถในการเขียนโปรแกรมในตัวคอนโทรลเลอร์ดังกล่าวเรียกว่ารีเลย์ที่ตั้งโปรแกรมได้ งานทั่วไปของรีเลย์ที่ตั้งโปรแกรมได้นั้นเป็นระบบแบบง่าย ๆ ที่มีอินพุตได้มากถึงหนึ่งโหลและเอาต์พุตรีเลย์ไฟฟ้าหลายตัว

การเขียนโปรแกรมที่ซับซ้อนมากขึ้นโดยใช้รีโมตในตัวนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย ในทำนองเดียวกันเราสามารถพิมพ์ข้อความ SMS บนแป้นพิมพ์ของโทรศัพท์มือถือได้อย่างง่ายดาย แต่แม้ป้อนข้อความหลายหน้าไม่พูดถึงปริมาณมากดูเหมือนว่ามีปัญหา สำหรับสิ่งนี้มีคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (PC) ที่ให้สภาพการทำงานที่สะดวกสบายมากขึ้นสำหรับผู้คน

PLC ที่ทันสมัยหนึ่งเครื่องสามารถแทนที่ตัวควบคุมหลายตัวนับตัวนับร้อยและรีเลย์นับพัน การใช้พีซีเพื่อเขียนโปรแกรมระบบดังกล่าวนั้นไม่ยากเลย การใช้พีซีเป็นสถานีตั้งโปรแกรม PLC เป็นโซลูชั่นที่โดดเด่นในปัจจุบัน สิ่งนี้ไม่เพียง แต่ช่วยให้การเขียนโปรแกรมง่ายขึ้น แต่ยังช่วยแก้ปัญหาของโครงการจัดเก็บถาวรการเตรียมเอกสารการแสดงภาพและการสร้างแบบจำลอง คอมพิวเตอร์มีเครื่องมือสากลที่สะดวกสำหรับการเขียนโปรแกรมงานที่ง่ายที่สุดใน PLC รวมถึงระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติ

โปรดทราบว่าเมื่อพูดถึงการเขียนโปรแกรม PLC เรามักจะกลับมาหาวิธีทำให้กระบวนการนี้ง่ายและสะดวกสำหรับมนุษย์ ดูเหมือนว่าเมื่อ PLC ที่ตั้งโปรแกรมไว้แล้วสามารถทำงานได้เป็นเวลาหลายปีและไม่สำคัญว่าโปรแกรมของมันจะดูสวยงามหรือไม่สิ่งสำคัญคือมันทำงานได้ดี

น่าเสียดายที่ไม่เป็นเช่นนั้น ความจำเป็นในการเปลี่ยนโปรแกรมใน PLC เกิดขึ้นเป็นบางครั้งและไม่คาดคิด ดังนั้นควรเขียนเพื่อให้บุคคลใดบุคคลหนึ่งไม่เพียง แต่เป็นผู้เขียนเท่านั้นที่สามารถเข้าใจได้อย่างรวดเร็วและทำการปรับปรุงที่จำเป็นได้อย่างรวดเร็ว เพื่อบอกว่าโปรแกรมที่เขียนขึ้นสำหรับ PLC นั้นไม่ถูกต้องทั้งหมด

โปรแกรมทั้งหมดเขียนขึ้นโดยมนุษย์และมีไว้สำหรับการอ่านของมนุษย์ เครื่องมือการเขียนโปรแกรมใด ๆ ในที่สุดก็ให้คำแนะนำไมโครโปรเซสเซอร์ในรหัสเครื่องของมัน ไม่มีความแตกต่างสำหรับเขาในสิ่งที่ภาษาเขียนโปรแกรม

กล่าวถึงข้างต้น ภาษาแอลดี ถูกประดิษฐ์ขึ้นในประเทศสหรัฐอเมริกาในช่วงระยะเวลาของการถ่ายทอดอัตโนมัติ แฟชั่นสำหรับ PLCs มาที่ยุโรปในเวลาต่อมาเมื่อตู้ถ่ายทอดถูกแทนที่เรียบร้อยแล้วด้วยตู้ที่มีวงจรลอจิก ดังนั้นความต้องการที่เกิดขึ้นในการประดิษฐ์ภาษาโปรแกรมอื่น ๆ ที่เข้าใจได้สำหรับวิศวกรรุ่นใหม่

ดังนั้นในประเทศเยอรมนีจึงมีภาษาของคำแนะนำแบบข้อความง่าย ๆ ที่คล้ายกับแอสเซมเบลอร์ (IL) ในฝรั่งเศสกราฟิก ภาษาไดอะแกรมบล็อกการทำงาน (FBD) และไดอะแกรมระดับสูงที่อธิบายถึงขั้นตอนและเงื่อนไขของการเปลี่ยนภาพ (Graphset, SFC สมัยใหม่) ภาษาที่ใช้สำหรับการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ (Pascal, Basic) ก็ถูกใช้เช่นกัน ในอายุเจ็ดสิบปลายสถานการณ์ที่ยากลำบากมากได้พัฒนาขึ้น

ผู้ผลิต PLC แต่ละราย (รวมถึงใน USSR) พัฒนาภาษาการเขียนโปรแกรมของตัวเองดังนั้น PLCs ของผู้ผลิตที่แตกต่างกันจึงเข้ากันไม่ได้กับซอฟต์แวร์นอกจากนี้ยังมีปัญหาความเข้ากันไม่ได้ของฮาร์ดแวร์ การเปลี่ยน PLC ด้วยผลิตภัณฑ์จากผู้ผลิตรายอื่นกลายเป็นปัญหาใหญ่ผู้ซื้อ PLC ถูกบังคับให้ใช้ผลิตภัณฑ์ของ บริษัท เดียวเท่านั้นหรือใช้พลังงานในการเรียนรู้ภาษาต่าง ๆ และวิธีการซื้อเครื่องมือที่เหมาะสม

เป็นผลให้ในปี 1979 ภายใต้กรอบของ International Electrotechnical Commission (IEC) กลุ่มผู้เชี่ยวชาญด้านเทคนิคพิเศษเกี่ยวกับปัญหา PLC ได้ถูกสร้างขึ้น เธอได้รับมอบหมายให้พัฒนาข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับฮาร์ดแวร์ซอฟต์แวร์กฎการติดตั้งการทดสอบเอกสารและการสื่อสาร PLC

ในปี 1982 ฉบับร่างมาตรฐานฉบับแรกได้รับการตีพิมพ์ซึ่งได้รับชื่อ IEC 1131 เนื่องจากความซับซ้อนของเอกสารที่ได้รับจึงตัดสินใจที่จะแบ่งออกเป็นหลายส่วนส่วนที่สามของมาตรฐาน“ ภาษาโปรแกรม PLC” เพื่อรองรับปัญหาการเขียนโปรแกรม

เนื่องจาก IEC ได้เปลี่ยนเป็นสัญลักษณ์ดิจิตอล 5 ตัวตั้งแต่ปี 1997 ชื่อที่ถูกต้องสำหรับรุ่นสากลของส่วนหนึ่งของมาตรฐานที่ใช้กับภาษาการเขียนโปรแกรม PLC คือ IEC 61131-3 คณะทำงาน IEC ตัดสินใจค่อนข้างเป็นต้นฉบับ จากภาษาการเขียนโปรแกรม PLC ที่หลากหลายซึ่งมีอยู่ในเวลาของการพัฒนามาตรฐานมีการระบุ 5 ภาษาที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด

ข้อมูลจำเพาะภาษาได้รับการสรุปเพื่อให้สามารถใช้ชุดองค์ประกอบและประเภทข้อมูลที่เป็นมาตรฐานในโปรแกรมที่เขียนด้วยภาษาเหล่านี้ วิธีการของ IEC ได้รับการวิพากษ์วิจารณ์มากกว่าหนึ่งครั้ง แต่เวลาได้พิสูจน์ความถูกต้องของการตัดสินใจครั้งนี้

การนำวิธีการดังกล่าวมาใช้ทำให้สามารถดึงดูดผู้เชี่ยวชาญจากสาขาความรู้ต่าง ๆ (และซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งโดยมีคุณสมบัติที่หลากหลาย) ในการเขียนโปรแกรม PLC เดียวกัน: การเขียนโปรแกรมผู้เชี่ยวชาญด้านรีเลย์อัตโนมัติ (และช่างไฟฟ้า) ใน LD ผู้เชี่ยวชาญในสาขา ภาษาปกติคือ FBD โปรแกรมเมอร์ที่มีประสบการณ์ในการเขียนโปรแกรมสำหรับคอมพิวเตอร์ในภาษาแอสเซมบลี (ตรงกับภาษา IL สำหรับ PLC) ในภาษาระดับสูง (ภาษา ST) แม้กระทั่งภาษาที่อยู่ห่างไกล นักเทคโนโลยีการเขียนโปรแกรมได้รับเครื่องมือการเขียนโปรแกรม - ภาษา SFC

แม้ว่าการแนะนำระบบการเขียนโปรแกรม IEC ไม่ได้ละทิ้งบริการของโปรแกรมเมอร์มืออาชีพอย่างสมบูรณ์ (อย่างไรก็ตามเป้าหมายนี้ไม่ได้ถูกกำหนดไว้) แต่มันลดข้อกำหนดคุณสมบัติและดังนั้นค่าใช้จ่ายในการจ่ายสำหรับการทำงานของโปรแกรมเมอร์ PLC มาตรฐานของภาษาที่ได้รับอนุญาต (อย่างน้อยบางส่วน) เพื่อแก้ปัญหาการพึ่งพาของผู้ใช้ PLC กับผู้ผลิตที่เฉพาะเจาะจง

PLC ที่ทันสมัยทั้งหมดติดตั้งเครื่องมือเขียนโปรแกรม IEC 61131-3 ซึ่งช่วยให้การทำงานของผู้ใช้คอนโทรลเลอร์ง่ายขึ้น (คุณสามารถใช้ PLC ของ บริษัท ต่าง ๆ ได้โดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการฝึกอบรมซ้ำ) และในเวลาเดียวกันก็ขจัดปัญหาจำนวนมากสำหรับผู้ผลิต PLC

มาตรฐานดังกล่าวได้ขยายโอกาสในตลาดแรงงานสำหรับผู้เชี่ยวชาญในการเขียนโปรแกรม PLC เช่นเดียวกับช่างซ่อมรถยนต์ที่มีชุดเครื่องมือมาตรฐานสามารถซ่อมแซมส่วนใด ๆ (ยกเว้นที่ไม่ได้มาตรฐาน) ของเครื่องจักรของ บริษัท ใด ๆ ผู้เชี่ยวชาญที่ศึกษาภาษาของ IEC 61131-3 จะสามารถจัดการกับโปรแกรมของ PLC ที่ทันสมัยได้ สิ่งนี้ทำให้สามารถลดการพึ่งพาทั้ง บริษัท ในผู้เชี่ยวชาญการเขียนโปรแกรม PLC และผู้เชี่ยวชาญใน บริษัท

วันนี้ตำแหน่งผู้นำในตลาดสำหรับระบบการเขียนโปรแกรม IEC คือ CoDeSys ที่ซับซ้อน บริษัท 3S-Smart Software Solutions GmbH ของเยอรมัน มันถูกใช้โดย 190 บริษัท ทั่วโลกส่วนใหญ่ของ บริษัท เหล่านี้เป็นผู้ผลิตชั้นนำของอุปกรณ์และ / หรือระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม

ในรัสเซีย PLC ที่มี CoDeSys เป็นที่รู้จักกันดีในหมู่ผู้เชี่ยวชาญผลิตภัณฑ์ที่ผลิตภายใต้การควบคุมของ PLC เหล่านี้คือ CoDeSys ขนาดใหญ่ที่มีบรรณาธิการพิเศษ 5 คนสำหรับแต่ละภาษาโปรแกรมมาตรฐาน:

• รายการคำสั่ง (IL)

• ฟังก์ชั่น Block Diagrams (FBD)

• รีเลย์หน้าสัมผัสวงจร (LD)

• ข้อความที่มีโครงสร้าง (ST)

• แผนภูมิฟังก์ชันแบบลำดับ (SFCs)

บรรณาธิการได้รับการสนับสนุนโดยเครื่องมือเสริมจำนวนมากที่ช่วยเพิ่มความเร็วให้กับโปรแกรมอินพุต เหล่านี้คือผู้ช่วยอินพุตการประกาศตัวแปรอัตโนมัติการแก้ไขอินพุตอัจฉริยะการไฮไลต์สีและการควบคุมไวยากรณ์ระหว่างอินพุตการปรับขนาดการวางตำแหน่งอัตโนมัติและการเชื่อมต่อขององค์ประกอบกราฟิก

ในโครงการหนึ่งคุณสามารถรวมโปรแกรมที่เขียนด้วยภาษา IEC หลายภาษาหรือใช้หนึ่งในนั้น ไม่มีข้อกำหนดพิเศษสำหรับการเลือกภาษา มันเป็นเพราะการตั้งค่าส่วนตัว

ภาษาที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในรัสเซียคือ ST นี่คือภาษาข้อความซึ่งเป็นภาษาปาสคาลที่ดัดแปลงเล็กน้อย ภาษากราฟิกที่เป็นที่นิยมอันดับสองคือ FBD ตามด้วย LD นอกจากเครื่องมือการจัดทำโปรแกรมแล้ว CoDeSys ยังมีเครื่องมือดีบักเกอร์, อีมูเลเตอร์, การสร้างภาพและการจัดการโครงการ, PLC และตัวกำหนดค่าเครือข่าย

ศูนย์รวมของความคิดที่ไม่คาดคิดอื่น ๆ ที่สร้างขึ้นโดยผู้ใช้ CoDeSys คือสมาคมอาสาสมัครของผู้ผลิต PLC ที่สนับสนุน CoDeSys ในองค์กรที่ไม่แสวงหากำไร CoDeSys Automation Alliance (CAA) สาระสำคัญของแนวคิดคือการเปลี่ยนผู้ผลิตผลิตภัณฑ์ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมที่สนับสนุน CoDeSys ให้เป็นคู่ค้า (เท่าที่จะทำได้ในตลาดที่มีการแข่งขันสูง) และเพื่อแก้ไขผลที่ตามมาของการแข่งขันระหว่างผู้ผลิตสำหรับผู้ใช้ PLC

แทนที่จะสร้างอุปสรรคทางเทคนิคอย่างจงใจเพื่อป้องกันผู้ใช้จากการใช้ผลิตภัณฑ์ของ บริษัท อื่นอย่างง่ายดายสมาชิก CAA จงใจใช้มาตรการเพื่อให้แน่ใจว่ามีความเข้ากันได้กับผลิตภัณฑ์ของตน

ผู้ใช้สามารถมั่นใจได้ว่าแอปพลิเคชัน CoDeSys ของเขาจะทำงานกับคอนโทรลเลอร์ของ บริษัท ใด ๆ ที่เป็นสมาชิกของ CAA ผู้ใช้สามารถมั่นใจได้ว่าเครื่องมือที่พวกเขาใช้ (CoDeSys) ได้รับการยืนยันโดยผู้ใช้หลายพันคนทั่วโลก ผู้ใช้สามารถพูดคุยถึงปัญหาและรับความช่วยเหลือจากเพื่อนร่วมงานที่มีประสบการณ์ในการแก้ปัญหาดังกล่าว

Brokarev A.Zh. , Petrov I.V. บริษัท "PROLOGUE"