Программная_инженерия_лекция_07
.pdfТехнология программирования микропроцессорных систем.
© О.А. Кудин. Лицензия CC-BY-NC-ND
ЛЕКЦИЯ 7. Обзор системы программирования программируемых логических контроллеров UNITY Pro.
7.1 Общие понятия
Программно-технические средства, входящие в состав автоматизированных систем управления технологическими процессами
(АСУТП), можно отнести к одной из следующих групп (рис. 1):
–технические устройства полевого уровня (датчики, исполнительные механизмы, вторичные преобразователи электроэнергии);
–промышленные контроллеры (ПЛК) и регуляторы;
–устройства распределенной периферии;
–системы SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition,
диспетчерское управление и сбор данных) и системы человеко-машинного интерфейса (HMI – Human Machine Interface);
– инструментальные средства разработки и настройки исполнительных программ.
Рисунок 1 – Среда UNITY Pro в структуре АСУТП
1
Технология программирования микропроцессорных систем.
© О.А. Кудин. Лицензия CC-BY-NC-ND
Программная середа UNITY Pro предназначена для программирования,
настройки и диагностики промышленных контроллеров фирмы Schneider Electric – Modicon M340, TSX Premium, Quantum. Эта среда может использоваться только с теми ПЛК, которые функционируют под управлением операционной системы UNITY (OS UNITY).
Следует различать понятия «среда разработки UNITY Pro» и «среда исполнения UNITY» (рис. 2).
Рисунок 2 – Среда разработки UNITY Pro и среда выполнения UNITY
Среда выполнения UNITY – это программное обеспечение, которое выполняется в ПЛК. Оно основано на операционной системе UNITY. Эта операционная система расположена («прошита») в загрузчике ПЛК и управляет пользовательскими программами контроллера. Поэтому, даже если ПЛК не запрограммирован или находится в режиме Stop, ОС UNITY обеспечивает диагностику ПЛК и обмен данными с ним через коммуникационные порты ввода/вывода. В режиме RUN выполняет программу пользователя. Эта программа является частью исполнительного проекта и разрабатывается в среде
UNITY Pro.
2
Технология программирования микропроцессорных систем.
© О.А. Кудин. Лицензия CC-BY-NC-ND
Среда UNITY Pro подключается к ПЛК только в следующих случаях:
–конфигурация аппаратуры исполнительного проекта ПЛК;
–конфигурация аппаратной части распределенной периферии, которая является функциональной частью ПЛК;
–создание исполнительных программ пользователя;
–загрузки проекта в ПЛК;
–загрузки или выгрузки проектных данных;
–управления операционным режимом ПЛК (старт, стоп, инициализация);
–настройка программ в ПЛК;
–диагностика работы ПЛК;
–имитация работы ПЛК для обеспечения отладки исполнительного проекта при отсутствии контроллера.
7.2функциональная структура программируемого логического
контроллера
ПЛК обеспечивает обработку входной информации, поступающей от объекта управления (входные переменные процесса) и формирования управляющих воздействий (выходные переменные процесса) в соответствии с программой пользователя, созданной разработчиком системы управления.
Входные и выходные переменные содержат значения переменных процесса. Внутренние переменные используются для сохранения промежуточных результатов обработки информации или обмена с другими устройствами через коммуникационные каналы. Системные переменные предназначены для обмена данными с ОС ПЛК. ОС UNITY обеспечивает взаимосвязь всех составляющих и порядок их взаимодействия.
Алгоритм работы среды исполнения зависит от операционного режима работы ПЛК и настроек исполнительного проекта.
3
Технология программирования микропроцессорных систем.
© О.А. Кудин. Лицензия CC-BY-NC-ND
Рисунок 3 – Функциональная структура ПЛК
7.3 Операционные режимы работы программируемых
логических контроллеров
Программа пользователя в ПЛК должна функционировать в режиме реального времени. Так как состояние объекта управления (переменные процесса) постоянно изменяются, операционная система обеспечивает циклическое выполнение следующих действий (рис. 4):
–опрос входных каналов контроллера и обновление входных переменных;
–выполнение программы пользователя, которая формирует значения выходных переменных;
–запись значений выходных переменных в выходные каналы ПЛК.
В начале цикла формируется ОБРАЗ ПРОЦЕССА. ОБРАЗ ПРОЦЕССА – это значения всех входных каналов, которые отображают состояние объекта управления в текущий момент времени.
4
Технология программирования микропроцессорных систем.
© О.А. Кудин. Лицензия CC-BY-NC-ND
Рисунок 4 – Диаграмма функционирования ПЛК
Врежиме RUN программа пользователя изменяет значения выходных переменных на основе образа процесса и промежуточных результатов работы в предыдущих циклах. Это делается в конце цикла для всех выходных переменных. Дополнительно операционная система занимается внутренней обработкой, в которую входят диагностика, работа с коммуникационными каналами, замена программ при настройке и т.д. Цикличность обеспечивает сама операционная система, а продолжительность цикла колеблется от нескольких миллисекунд до нескольких десятков миллисекунд, в зависимости от размера программы пользователя.
Врежиме STOP контроллер не выполняет программу пользователя и не обновляет выходы. Значения выходных каналов в этом режиме зависят от их конфигурации.
Программа пользователя может состоять из нескольких задач. Задача – это отдельная часть программы, которая запускается операционной системой
5
Технология программирования микропроцессорных систем.
© О.А. Кудин. Лицензия CC-BY-NC-ND
при наступлении некоторого события. В ПЛК всегда существует основная задача MAST. Вместе с ней могут выполняться задачи FAST, Event, Timer, Aux.
6