Программирование в кодесис – Codesys для чайников — программировать легко и просто

Содержание

CODESYS для программирования встраиваемых систем

В системах промышленной автоматизации базовым интеллектуальным элементом является программируемый логический контроллер (ПЛК) [1, 2, 3, 6, 7]. С точки зрения программирования главная особенность ПЛК состоит в том, что для работы с ним не требуется образование в области информатики. Инструменты и языки программирования ПЛК должны быть максимально просты и в то же время эффективны. Упрощение использования не должно повлечь за собой ограничение круга решаемых задач.

Рис. Эволюционный набор для PLC Core модулей SYSTEC с системой исполнения и визуализацией CODESYS V3

Для удовлетворения этих противоречивых требований были созданы специальные языки программирования. В 1982 г. вышла первая редакция международного стандарта МЭК61131-3 (далее МЭК). В нем определено пять языков программирования ПЛК: три оригинальных визуальных и два, пришедших из мира компьютеров. Так, к первым относятся языки «релейных схем» (Ladder Diagram, LD), «функциональных блоковых диаграмм» (Function Block Diagram, FBD) и «последовательных функциональных схем» (Sequential Function Chart, SFC). А «Список инструкций» (Instruction List

, IL) — это аппаратно-независимый ассемблер. Высокоуровневый язык «структурированный текст» (Structured Text, ST) представляет собой модифицированный Паскаль. Отдельные программные компоненты можно описывать на разных языках МЭК даже в одном проекте. В зависимости от уровня подготовки, типа решаемой задачи и личных предпочтений прикладной МЭК-программист выбирает оптимальный язык.

Создание качественного транслятора языка программирования высокого уровня является сложной и трудоемкой задачей. Для графических языков объем работы увеличивается за счет необходимости создания соответствующего графического редактора и отладчика. Поэтому задача поддержать несколько разных языков в одной программной среде стала серьезной проблемой для многих изготовителей ПЛК. В итоге это привело к возникновению компаний, специализирующихся на создании универсальных сред программирования на языках МЭК. Одной из наиболее успешных оказалась немецкая 3S-Smart Software Solutions GmbH со своим комплексом CODESYS.

CODESYS включает в себя редакторы и трансляторы для всех пяти стандартных языков с рядом существенных расширений. Он также поддерживает значительное число специализированных отладочных и сервисных функций. На сегодня CODESYS — мировой лидер среди МЭК-комплексов. С его помощью ежегодно программируется более полумиллиона контроллеров. После долгих лет горячих споров 18.01.2013 г. была одобрена третья редакция стандарта МЭК 61131-3. В нее вошли оригинальные объектно-ориентированные расширения языков МЭК [4], впервые реализованные в комплексе CODESYS V3. Таким образом, CODESYS создал новый международный стандарт. Описанию его составляющих, приемам эффективной работы и практике применения посвящено несколько книг и множество статей [1, 3, 6, 7, 8, 9].

 

Аспекты программиста

Чаще всего программисты встраиваемых систем противопоставляют CODESYS интегрированным компиляторам языка С/C++. Попробуем сравнить их технически (результаты сравнения приведены в таблице).

Таблица. Сравнительный анализ компиляторов С++ и CODESYS
С++ CODESYS
1. Трансляция кода/Среда программирования
Компиляторы генерируют машинный код с качественной оптимизацией по размеру и быстродействию. Для разных семейств микропроцессоров обычно применяются разные компиляторы. Как правило, обновление версий компиляторов идет независимо от среды программирования. Встроенные компиляторы генерируют машинный код с оптимизацией по надежности и переносимости. Тысячи разных устройств, на разных микропроцессорах, используют одинаковые компиляторы, что обеспечивает их качество. Обновление компиляторов идет вместе с обновлением среды программирования. Но есть опция выбора версии компилятора. Это позволяет исключить риск при правке старых проектов.
2. Интерфейс с системным уровнем (API)
Функции чтения входов и записи выходов нужно писать в программе. На разных аппаратных платформах интерфейс с системным уровнем разный. Он меняется при замене процессора или ОС. МЭК-программа работает с образом входов/выходов. Их обслуживает система исполнения. Доступ к специфическим устройствам выполняется через системные библиотеки.
3. Переносимость
Многие функции прикладного кода могут быть использованы повторно. Системно-зависимые интерфейсы нужно адаптировать. Если набор ресурсов (порты, полевые сети и др.) не изменился, то программа переносится без изменений. Необходимо переконфигурировать ввод/вывод
и адаптировать системно-зависимые библиотеки.
4. Удобство прикладного программирования
Естественная среда для компьютерных программистов, чего не скажешь о сервисном персонале. Модификации прикладного кода могут влиять на стабильности системы в целом. Должны выполняться только опытными программистами. Семь различных языков программирования, включая графические, позволяют программисту создавать код так, чтобы он был понятен прикладным специалистам и обслуживающему персоналу. Программист может выбирать оптимальный язык для разных функций.
5. Разделение между верхним/прикладным/пользовательским уровнем управляющей программы и системным уровнем
Не реализовано. Для понимания работы управляющей программы нужно предварительно иметь представление об организации программного обеспечения в целом. Правильно организованное МЭК-приложение имеет два или более уровня с четким разделением. Верхний уровень отображает общую структуру и алгоритмы управления. Это позволяет понимать работу системы обслуживающему персоналу, не имеющему специальной подготовки. Внутренние детали приложения скрыты (защищены)
в функциональных блоках и библиотеках.
6. Объектно-ориентированное программирование (ООП)
Было сильнейшим аргументом в пользу выбора C++ до выхода CODESYS V3. Поддержано в CODESYS V3 для всех языков. Позволяет использовать современную технологию организации приложений.
7. Графический интерфейс оператора (HMI)
Возможен. Требует написания дополнительного кода или использования вспомогательных инструментов. Интерфейс отображения должен быть адаптирован для разных устройств вывода.
Встроенный графический редактор с набором типовых элементов отображения и ввода. Для управления графическим элементом нужно ввести наименования переменных программы в соответствующие поля. Визуализация отображается в среде программирования, на графической панели устройства или через Интернет. Способ отображения выбирается в диалоговом окне.
8. Отладка
Среды программирования имеют встроенные отладчики. Дополнительные функции, типа графической трассировки, фиксации значений переменных, не практикуются. Полная поддержка общепринятых отладочных функций (выполнение по шагам, условные точки останова, стек вызовов и т. д.) на всех языках МЭК. Дополнительные функции для отладки и обслуживания системы в целом (графическая трассировка, менеджер рецептов, фиксация переменных, визуализация). Возможно визуальное моделирование объекта управления.
9. Реальное время
Определяется организацией программы. Зависит от ОС. Может вызвать ограничения при отладке. Обеспечивается системой исполнения. В прикладной программе усилий не требует.
10. Поддержка стандартных полевых сетей (Fieldbus)
Не включена. Требуется дополнительное ПО, реализующее стек протокола, и отдельный конфигуратор. Стеки аппаратно-зависимы. Конфигуратор (если есть) обычно не интегрирован в среду программирования. Символьное отображение входов/выходов проблематично. Интегрированные конфигураторы и стеки полевых сетей. Стеки полевых сетей написаны в среде CODESYS и независимы от нижнего уровня. Нужный стек компилируется и линкуется с приложением автоматически.
11. Специализированный инструментарий для прикладных областей
Нужно программировать самим или приобретать дополнительные инструменты. Интеграция обычно требует разделяемой памяти. Контроль движения и логика управляются разными процессами. Интегрированный механизм сохраняемых переменных. Мониторинг входов и управление выходами без программирования. Специализированные прикладные библиотеки. Встроенная система управления движением (Soft Motion CAM/CNC), 3D-редактор перемещений, интерпретатор G-кодов (ЧПУ). Работает в одном процессе, единая адресация.
12. Командная работа/управление версиями
Большинство сред разработки поддерживают контроль версий. Поддерживается путем установки специального плагина для интеграции с Subversion.
13. Быстрое создание/тиражирование однотипных систем
Существуют специальные приемы и инструменты, ускоряющие работу программиста. Пакет CODESYS Application Composer позволяет конструировать приложения с автоматической генерацией надежного кода. Приложение составляется из готовых настраиваемых блоков без программирования.
14. Поддержка новых стандартов на рынке систем управления
Нужно отслеживать и делать самостоятельно, заказывать или приобретать сторонние разработки. Функционал, соответствующий новейшим мировым стандартам, наращивается постоянно. Например: FDT, OPC UA, EtherCAT, CANopen, PROFINET, ASi и т. д.
15. Контроль целостности/защита копирования
Нет. Реализуется программно. Встроенная защита модификации кода, уникальный идентификатор проекта. Опционально: шифрование проекта, многоуровневая система прав доступа, сохранение исходных текстов в памяти устройства.

Как показано в таблице, для человека, имеющего образование по специальности программирование, C/C++ является естественным выбором. Переход к использованию МЭК-языков потребует некоторых усилий по освоению. Обычно начальный дискомфорт в CODESYS вызывает отсутствие главного цикла и функций ввода/вывода, которые полностью «спрятаны» в системе исполнения. Существенно отличается работа с таймерами. Ближе всего к языку C в CODESYS язык ST. Как правило, для его уверенного освоения программисту достаточно нескольких часов [5].

Использование МЭК-языков может не дать явных преимуществ мгновенно. Они проявляются ярко при необходимости пояснения прикладной программы другим людям. В этом смысле весьма эффективна связка языков SFC и ST. Диаграмма SFC визуально представляет интуитивно понятный алгоритм работы, буквально «оживающий» в онлайновом режиме. Действия шагов SFC описываются на привычном высокоуровневом языке ST.

 

Аспекты руководителя

Некоторые успешные практические применения CODESYS во встраиваемых системах инициировались не техническими специалистами, а менеджментом компании. Чаще всего главной причиной становилась одна из четырех, перечисленных ниже.

 Проблема правильной организации работ

Как правило, в компании есть системный программист с соответствующим образованием. Он начинает с «оживления» платы, установки операционной системы (ОС) или самостоятельной разработки необходимого функционала нижнего уровня. Кажется логичным, чтобы он продолжил работу над системой далее, включая прикладные функции. Ему приходится потратить немало времени на то, чтобы разобраться с прикладной сферой. Будь то газовый котел, система управления яхты, пульт авиационного тягача или что угодно, постепенно он начнет ориентироваться в теме не хуже заказчика. Иногда даже лучше, поскольку вынужден разобраться с причинно-следственными связями и выстроить алгоритмы. В итоге компания приобретает абсолютно уникального специалиста. Работа успешно сдается. Далее становится ясным, что только этот специалист способен сопровождать систему. Его нельзя отвлекать или заменять, нельзя предоставить отпуск или уволить. Компания попадает в зависимость от специалиста.

Рис. Самолетный тягачком пании TREPEL. Вместо обычных рычагов управления он оснащен встраиваемым панельным PC c CODESYS компании Janz Tec

Вначале сам программист рад своей уникальной позиции. По прошествии нескольких лет он замечает, что «золотой фонтан» не забил, а работа стала утомительной. Он отстал от новых технологий по основной специальности. Сменить работу не реально. Проблема возникает с двух сторон.

CODESYS выручает благодаря свойствам 2 и 5 (см. таблицу). Нижним уровнем, включая установку системы исполнения CODESYS, занимаются системные программисты. Прикладной проект делается в CODESYS специалистами по прикладной области. Благодаря 4, им не требуется специальное образование. Системный и прикладной уровни четко разделены, как и требования к их исполнителям. При необходимости сопровождение ПО может быть передано заказчику. Специалистам заказчика достаточно пройти двухдневные учебные курсы.

 Проблема развития универсальности системы и расширения рынка сбыта


Рис. Пульт управления яхтой, разработанный компанией Exor

Если устройство оказалось востребованным, то постепенно возникает необходимость специальных исполнений для разных заказчиков. Появляется несколько «прошивок» программы. Потом разрабатывается специальная компьютерная программа — конфигуратор системы. Она настраивает параметры устройства. Постепенно число параметров возрастает. Соответственно, разбухает документация. Но по-прежнему находятся заказчики, которым не хватает нужного именно им функционала. Рождается логичная мысль пойти дальше и дать заказчикам (дистрибьюторам, установщикам) возможности программирования системы. С языком C++ это нереально. CODESYS решает данную проблему. Существует ряд специализированных контроллеров для печатных машин, деревообрабатывающих станков, заправочных станций, дорожных машин, химических аналитических приборов и др., которые оснащены CODESYS и дополнены специализированными библиотеками. Изготовитель соответствующей машины сам адаптирует контроллер под разнообразные модели и наращивает функционал. Изготовитель встраиваемой системы выигрывает за счет унификации и расширения областей применения.

В простых устройствах выручает встроенная визуализация CODESYS (п. 7 таблицы). С ее помощью графические конфигураторы, включая веб-интерфейс, делаются «попутно» на ранних версиях прикладного проекта.

 Проблема интеграции с устройствами других компаний

Обычно в успешно развивающейся системе возникает необходимость подключения приборов, датчиков и других устройств ведущих мировых изготовителей. Самостоятельная реализация стандартных полевых сетей значительна по трудоемкости. Покупка готового стека дорога. CODESYS (см. п. 10 таблицы) позволяет поддержать практически все стандартные сети. В нашей практике к использованию CODESYS во встраиваемых системах чаще других приводила необходимость поддержки стеков CANopen и EtherCAT.

Проблема замены ПЛК встраиваемой системой

В некоторых случаях, помимо базового серийного изделия, требуются особые исполнения. Пример: компактный холодильник и заказная холодильная установка, различные термокамеры, весы, сварочные автоматы, научное оборудование и др. Под специальное исполнение целесообразно применить готовый ПЛК с CODESYS. На нашем рынке доступны десятки таких ПЛК разных ценовых категорий. В разных применениях могут использоваться компактные, модульные или панельные ПЛК. Для серийных изделий изготавливается собственный встраиваемый контроллер. Если везде стоит CODESYS, то одна команда справляется с разработкой ПО и сопровождением всех вариантов. Практически везде применяется один проект с разной конфигурацией.

 

Установка к CODESYS

Для того чтобы устройство программировалось в CODESYS, в нем предварительно должна быть установлена так называемая система исполнения CODESYS Control. Она включает планировщик задач, загрузчик, функции отладки, обслуживает полевые сети, ввод/вывод и т. д. Именно благодаря ей МЭК-программа оказывается аппаратно-независимой. Набор ресурсов, которые должна обслуживать система исполнения, отличается у разных контроллеров. Речь идет не только о микроконтроллере, но и об устройстве в целом. По этой причине нельзя просто скопировать систему исполнения с одного устройства на другое. Она всегда требует некоторой индивидуальной адаптации. Все существующие встраиваемые системы с CODESYS созданы одним из трех способов:

  1. Бизнес-модель разработчиков CODESYS ориентирована на серийно выпускаемые изделия. Изготовитель ПЛК приобретает стартовый набор. Это комплекс из программного обеспечения и работ по обучению, помощи в адаптации и дальнейшему сопровождению. На выходе получается специальная «прошивка», «заточенная» под конкретную систему и готовая к тиражированию. Первая адаптация обычно занимает несколько месяцев. Выполнив ее, компания приобретает необходимый опыт и может самостоятельно устанавливать CODESYS на любые свои продукты достаточно быстро, даже если они построены на разных процессорах и в разных операционных системах.
  2. Существуют компании (Systec, Janz, Frenzel Berg и др.), предлагающие готовые встраиваемые устройства с CODESYS и системы под заказ. Заказчику остается только написать прикладное ПО. Обычно такие компании выпускают собственный ряд модулей-«полуфабрикатов». У них имеется надежное аппаратное ядро (встраиваемый компьютер, микропроцессорный модуль, PLC Сore), определенный набор плат или микросхем ввода/вывода, сетевые и другие модули. Из них компонуется нужная система. Они также предлагают несколько типов готовых встраиваемых компьютеров (контроллеров) с CODESYS и эволюционные наборы.
  3. Применение микросхем и модулей Beck [email protected] Это миниатюрный встраиваемый компьютер с ОС РВ на борту. Компании Beck удалось придумать технологию и создать специальный инструмент — Platform Builder (кстати, бесплатный). С его помощью в диалоговом режиме мы задаем требуемую конфигурацию системы исполнения CODESYS. Например, можно включить поддержку CANopen, веб-визуализации, описать входы/выходы, выбрать способ обслуживания энергонезависимой памяти, добавить собственные обработчики системных событий и т. п. Затем автоматически генерируются все необходимые файлы. Остается дописать по готовым шаблонам драйверы ввода/вывода под нашу периферию и собрать систему исполнения. Получается исполняемый файл, который копируется на встроенный диск [email protected] Технология выглядит простой, но пока никто из конкурентов не создал аналогов. Все они предлагают некие типовые сборки PLC Core ядер с фиксированным функционалом.

По требованию российских заказчиков Beck создала специальное исполнение чипов с расширенным температурным диапазоном (–40 °С). Существует исполнение для энергетики с поддержкой коммуникационной библиотеки МЭК 61850.

Первый путь выбирают крупные изготовители встраиваемых систем. Он оправдан при выпуске от нескольких сотен изделий в год и выше. В странах ЕС все более развивается практика заказа разработки. По числу применений в России лидирует технология Beck [email protected] В любом случае среда программирования CODESYS поставляется бесплатно. Никаких ограничений в функционале и числе установок в ней не предусмотрено. В CODESYS имеется встроенный эмулятор контроллера. Это позволяет начать работу без приобретения аппаратных средств.

Рис. «Беспилотный» транспортер E&K AUTOMATION на базе собственного встроенного контроллера и модулей ввода/вывода Wago IO

 

Заключение

Сегмент встраиваемых систем в суммарном годовом объеме применений CODESYS ежегодно увеличивается. CODESYS применяется во встраиваемых контроллерах компаний Bosh, Rolls-Royce Marine, Praxis, CC Systems, Moba и др. Это далеко не опытные прототипы, речь идет о десятках тысяч изделий. Примеры нескольких применений показаны на фотографиях.

Среди МЭК-систем программированиия CODESYS выделяется тем, что, подобно компиляторам С/С++, непосредственно генерирует надежный и компактный машинный код, пригодный для встраиваемых систем. Простые в освоении языки МЭК позволяют привлечь к разработке и сопровождению специалистов прикладной области. Интерес для разработчика встраиваемых систем может представлять богатый функционал комплекса CODESYS. Многозадачность реального времени, обработка событий, встроенная визуализация, развитый набор коммуникаций, «горячее» обновление кода, полевые сети, поддержка управления через Интернет, средства национальной локализации проектов и другие функции CODESYS могут быть не востребованы во встраиваемой системе изначально. Но необходимо учитывать, что все они создавались эволюционно, исходя из практических требований, возникавших у пользователей контроллеров в разных странах, разных условиях и на разных этапах работ. В процессе жизни встраиваемой системы неизбежно возникают аналогичные или близкие задачи. Например, задача настройки и тестирования оборудования заказчиком, интеграция с другим оборудованием, веб-интерфейс и т. п. Во многих случаях CODESYS даст готовое решение.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Литература
  1. Петров И. В. Программируемые контроллеры. Стандартные языки и приемы прикладного проектирования. М.: СОЛОН-Пресс. 2004.
  2. Болл К. История возникновения программируемых логических контроллеров // Control Engineering Россия. 2009. № 1(36).
  3. Петров И. В. Выбор ПЛК: ставка на открытость и совместимость // Конструктор. Машиностроитель. 2013. № 1.
  4. Wagner R., Petrov I. Go to OOP // SPS-Magazin. № 9.
  5. Петров И. В. Язык ST для C программиста // Мир компьютерной автоматизации. 2006. № 1.
  6. Харазов В. Г. Интегрированные системы управления технологическими процессами. СПб.: Профессия. 2009.
  7. Денисенко В. В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. М: Горячая линия–Телеком. 2009.
  8. Petry J. IEC61131-3 mit CoDeSys V3: Ein Praxisbuch f?r SPS-Programmierer . Kempten. Germany. 2011.
  9. Константинов А. Модульный ПЛК FASTWEL I/O — от замысла до реализации // Control Engineering Россия. 2012. № 4(41).

controlengrussia.com

CoDeSys — средство программирования ПЛК

      ПЛК производства EATON программируются с помощью программного инструмента XSoft-CoDeSys-2.

      Программный пакет XSoft-CoDeSys-2 основан на стандартном программном обеспечении CoDeSys от компании 3S (Smart Software Solutions, Германия).

      Примечание: У компании EATON кроме того есть другие программные пакеты основанные на программном обеспечении CoDeSys: ECP Soft (CoDeSys v2.3.5), MXpro (CoDeSys v2.3.6), easySoft-CoDeSys v2.3.9.

      Подробная информация, руководства пользователя и другая документация для программного пакета XSoft-CoDeSys-2 размещена в разделе «Software -> XSoft-CoDeSys-2» официального сайта подразделения компании EATON:

http://www.eaton-automation.com/en/desktopdefault.aspx/tabid-4/5_view-80/

Общая информация о ПО CoDeSys.

      Благодаря своим функциональным возможностям, надежности и открытым интерфейсам, CoDeSys является одним из лидеров в области автоматизации программирования промышленных компьютеров и контроллеров. Он выбран в качестве базового инструмента многими ведущими мировыми поставщиками аппаратных решений для промышленной автоматизации (особенно в Европе, см.: http://www.codesys.com/company/customer-reference-table.html).

      СoDeSys как средство программирования промышленных компьютеров и контроллеров представляет собой согласованный и взаимно дополняющий набор элементов и делится на 2 части: среду программирования и систему исполнения.

      Среда программирования – основа всего комплекса, позволяющая разрабатывать прикладные программы для логических контроллеров в пяти специализированных редакторах, использующих разные, определяемые стандартом IEC 61131-3 языки:
— ассемблер-подобный список инструкций IL;
— pascal-подобный структурированный текст ST;
— язык функциональных блоковых диаграмм FBD ;
— язык релейно-контактных схем LD;
— язык последовательных функциональных схем SFC.

      В CoDeSys реализован шестой специализированный язык Continuous Function Chart (CFC). Практически это те же стандартные функциональные блоки FBD, но с возможностью создания больших схем со свободным размещением элементов и обратными связями.

      Данные редакторы содержат огромное число вспомогательных функций, ускоряющих написание программ. Среди них: автоматическое объявление переменных, ассистенты ввода, интеллектуальная коррекция ввода, синтаксический контроль и цветовое выделение при вводе, масштабирование, автоматическое соединение и размещение графических элементов, поддержка объектно-ориентированного программирования.

      Среда программирования CoDeSys полностью переведена на русский язык, включая файлы помощи и контекстно-зависимые подсказки. На сайте 3S можно скачать версию среды программирования на русском языке. Она распространяется бесплатно. Никаких ограничений на число установок или привязки к аппаратным средствам нет.

      Помимо стандартных МЭК-библиотек 3S имеет реализацию в виде внутренней библиотеки протокола CANopen (master/slave). Внутренние библиотеки написаны на языках МЭК и являются аппаратно независимыми. CANopen поддерживается в CoDeSys и встроенным конфигуратором сети, использующим EDS-файлы. В итоге поддержка этого сложнейшего протокола в CoDeSys решается для любой аппаратной платформы.

      Встроенный эмулятор CoDeSys позволяет отладить прикладное ПО без подключения контроллера. После подключения к устройству среда программирования CoDeSys способна провести отладку программ и оборудования, используя функции мониторинга, изменения и фиксации значений переменных, контроля потока выполнения, расстановки точек останова, горячего обновления кода, графической трассировки в реальном времени. При непрерывных технологических процессах CoDeSys может исправлять уже работающую программу на лету. Измененные части компилируются и попадают в контроллер, а система исполнения подключает новый код.

      На выходе среды программирования прикладная программа преобразуется в машинный код конкретного процессора. Встроенные оптимизирующие компиляторы CoDeSys создают машинный код, который загружается в память контроллера.

      Для программирования контроллера в среде CoDeSys, в него должна быть встроена система исполнения (Control Runtime System). Система исполнения — это часть CoDeSys, расположенная в оборудовании. Она устанавливается в контроллер в процессе его изготовления и являются предметом лицензирования для производителей ПЛК.

      Большая по объему часть кода системы исполнения работает только при подготовке программы: загружает код в память процессора, управляет задачами, осуществляет мониторинг, просматривает и фиксирует переменные, аккумулирует данные трассировки и трендов, содержит оптимизированный код стандартных библиотек и т.д. . Ядро, управляющее прикладными задачами, исключительно компактно.

      Отдельное место в ряду систем исполнения 3S занимает CoDeSys SP RTE. Это многозадачная система исполнения с собственным ядром жесткого реального времени под Windows NT, 2000 или XP. CoDeSys SP RTE гарантирует детерминированное время реакции с точностью в пределах микросекундной области. При этом никаких расширений операционной системы или дополнительной аппаратуры не нужно.

      Для работы с конкретным устройством среде программирования CoDeSys необходим так называемый целевой (target) файл. В нем записаны тип процессора, распределение памяти и другие необходимые сведения об аппаратуре. Помимо этого, изготовитель оборудования может наделить CoDeSys значительным числом специфических функций (конфигураторы модулей системы и сети, дополнительные инструменты, фирменные библиотеки и многое другое). Все они включаются в комплект конфигурации целевой платформы. Такой комплект может содержать know-how, и может быть платным.

      Если при установке CoDeSys используется CD изготовителя контроллера, то, комплект целевой платформы подключается автоматически. В противном случае нужно использовать приложение InstallTarget, указав путь к файлам целевой платформы (кнопка OPEN) и затем (выбрав нужную платформу) нажать кнопку INSTALL.

      Средства коммуникации CoDeSys включают символьный и DDE интерфейсы. Коммуникационный сервер, OPC и DDE серверы входят в состав ПО. Взаимодействие ПК с системой программирования происходит посредством вспомогательного сервера связи (gateway). Сервер связи позволяет осуществить взаимодействие с одной или несколькими системами исполнения ПЛК. Возможно, что система программирования и сервер связи являются приложениями, работающими на одной машине. В этом случае сервер связи запускается автоматически при выполнении команды Login. Если сервер связи расположен на другой машине в сети, то он должен быть запущен заранее. Запущенный сервер отображает иконку CoDeSys в правой части панели задач Windows. Изображение иконки подсвечивается, когда установлена связь с ПЛК. Сервер связи продолжает работать независимо от системы программирования и отключается отдельно.

      Для расширения возможностей CoDeSys компания 3S создала целый ряд дополнительных приложений: пакет для построения систем по управлению движением CoDeSys SoftMotion, инжиниринговый интерфейс ENI, инструмент визуализации CoDeSys HMI, а также ряд специализированных библиотек.

      Встроенная визуализация CoDeSys приближается по своим возможностям к коммерческим SCADA-системам. Встроенная визуализация не требует никакой подготовительной работы. Тесная взаимосвязь визуализации и системы исполнения обеспечивает максимальную эффективность без каких-либо дополнительных затрат. Готовую визуализацию можно использовать несколькими разными способами:
1) непосредственно в системе программирования;
2) на любом PC с помощью отдельного Win32 приложения CoDeSys HMI;
3) через Web-браузер в сетях TCP/IP;
4) в контроллере, оснащенном дисплеем.

      Во всех этих случаях никакого специального программирования не требуется. Везде работает одна и та же визуализация. Помимо этого, в стандартный комплект CoDeSys включены бесплатные OPC- и DDE-серверы. Они обеспечивают связь со SCADA-системами, если это необходимо.

      Инжиниринговый интерфейс ENI (ENgineering Interface) служит для решения задачи синхронизации действий коллектива разработчиков и точный учет всех изменений и доработок при работе над большими проектами.

      СoDeSys SoftMotion — это встроенный в среду программирования и систему исполнения CoDeSys функциональный набор средств управления движением, от простейших перемещений по одной оси до сложной многомерной интерполяции современных ЧПУ.

Краткая характеристика XSoft-CoDeSys-2.

      В составе программного пакета XSoft-CoDeSys-2 поставляется дополнительные компоненты (комплект целевой платформы, конфигурационные файлы устройств, специализированные библиотеки) от компании EATON.

      Конфигуратор аппаратной части показывает все локальные входы/выходы и удаленные периферийные устройства (Profibus или CANopen) в одном пользовательском интерфейсе.

      Вы можете конфигурировать и задавать параметры входов и выходов напрямую или через символическое имя. Это предотвращает появление ошибок в назначении переменных между ПЛК и периферией. Также есть возможность протестировать переменные в режиме онлайн.

      Еaton Automation предоставляет готовые библиотеки для программирования контроллеров в среде XSoft-CoDeSys-2 для разнообразных применений.

      Библиотеки подключаются с помощью менеджера библиотек XSoft-CoDeSys-2. После подключения библиотеки ее функциональные блоки становятся доступными как и стандартные.

      Интерфейсы функциональных блоков просты и обычно не требуют глубокого изучения документации для понимания. Таким образом пользователь обеспечен готовыми решениями для задач автоматизации.

Инструменты регулирования с обратной связью.

      Набор включает около 120 функциональных блоков. Это дает возможность использовать регулятор с обратной связью в виде стандартных функциональных блоков. Функциональные блоки могут комбинироваться и каскадироваться для создания специальных решений.

      ПИД-регулятор: ПИД-регулятор с разделенным диапазоном обеспечивает решение для типовой задачи нагрева и охлаждения. Контроллер с автонастройкой используется для автоматического задания параметров перед запуском фазы регулирования.

      Трехпозиционный регулятор: В дополнение к стандартным трехпозиционным ПИД-регуляторам, доступны варианты, подходящие для любого времени открытия клапана. Периоды сканирования дифференциального и интегрального компонентов оптимизируются автоматически.

      Широтно-импульсная модуляция (ШИМ): В случае отсутствия в системе аналогового исполнительного устройства, на выходах регуляторов используется ШИМ. Возможен стандартный алгоритм ШИМ и шумоподобный сигнал с высокой частотой переключения.

      Fuzzy-регулятор: Блоки регулирования на нечеткой логике дают возможность даже неопытному пользователя интегрировать нечеткую логику в концепцию системы управления. Даже фактор усиления и уставка ПИД-регулятора могут легко программироваться с помощью нечеткой логики.

      Обработка сигналов и симуляция: Для улучшения качества сигналов могут быть использованы функциональные блоки линейной задержки и фильтры PT1. Фильтры PTn с первого по десятый порядок могут быть симулированы с помощью набора функциональных блоков без дополнительных программных пакетов.

Функции позиционирования.

      Набор содержит базовые функциональные блоки позиционирования для элементарных задач, а также более мощные блоки со следующими функциями:
— Асинхронное движение между точками.
— Позиционирование ведущий-ведомый (например интерполяция).
— Инкрементальное позиционирование.
— Позиционирование во вращении с оптимизированным проходом через мертвую точку.
— Автоматическая калибровка.
— Ручной режим с ограниченным шагом.
— Отслеживание контурной погрешности, обрывов провода, диапазона позиционирования.
— Зона доводки на сниженной скорости в конце позиционирования.
— Компенсация покрытия мертвой точки для гидравлических поворотных устройств.

Электронный редуктор.

      Может быть сконструирован с помощью функциональных блоков синхронизации. Различные скорости могут быть засинхронизированы с любым передаточным числом. Фазовая синхронизация с программируемым смещением между ведущим и ведомым также может быть реализована. Есть три варианта ведущего устройства:
— Внутреннее ведущее устройство управляется той же программой.
— Внешнее ведущее устройство используется внешним устройством для управления ведущим. Инкрементальный энкодер регистрирует любое движение оси ведущего.
— С помощью виртуального ведущего, ведомые оси синхронизируются с симулируемой.

      Применения: синхронизация пресса с виртуальным ведущим, синхронизация фаз и скоростей ременных передач, вытягивание волнистых материалов с 5-ю ведомыми осями с увеличивающимися коэффициентами передачи.

Летающая пила.

      Это функция – комбинация электронного редуктора и позиционирования. Позиционирование производится относительно движущегося объекта.

Коммуникационные функции.

      В дополнение к привычным удаленным соединениям с периферийными устройствами по таким полевым шинам, таким как CANopen или Profibus, важное значение имеют связи между ПЛК и соединения с системами высшего уровня. OPC, FTP, TCP/IP, email, web это только часть технологий, которые могут быть использованы для соединения и обмена файлами.

      FTP-сервер: Контроллер Eaton Automation использует стандартную файловую систему для хранения программ. Это также относится к внешним картам памяти, присоединяемых через интерфейс USB. Наборы параметров (рецепты) могут быть созданы просто как обычный файл и переданы в ПЛК. Таким образом можно просто обновлять такие данные на любом ПК.

      FTP-клиент: Функция позволяет сохранить созданные ПЛК файлы на сетевых дисках. Если, например, принимающий данные диск не доступен вследствие проблем с сетью, может быть выбран другой сетевой диск для записи. Дневные и недельные журналы таким образом могут храниться локально и автоматически архивироваться в любой момент. Для записи файла из ПЛК на сетевой диск требуется просто вызов нескольких функциональных блоков.

      UDP и TCP/IP: Это протоколы, используемые на множестве сетевых платформ, которые дают возможность простого стандартизированного обмена данными между ПЛК и внешними устройствами. Это могут быть другие контроллеры или приложения на ПК.

      Modbus RTU / TCP: Этот коммуникационный протокол, широко используемый на различных видах сетей. Modbus может быть реализован на базе последовательного соединения (RS232/485) или в виде Modbus IP Ethernet. Доступны готовые библиотеки для ведущих и ведомых устройств Modbus.

      OPC- server: Практически все SCADA-системы, системы визуализации и управления поддерживают интерфейс OPC клиент/сервер. OPC-сервер используется контроллерами для представления данных OPC-клиентам. OPC-сервер поддерживает доступ к данным через последовательный интерфейс и через Ethernet, каждый OPC-сервер способен обрабатывать запросы от нескольких клиентов. Если данные требуется использовать несколько раз, например для визуализации системы или базы данных, разные программные пакеты могут получать доступ к данным через OPC-сервер без необходимости согласования требований и стандартов различных производителей.

      Сообщения SMS и электронная почта: Статусная информация или сообщения об ошибках могут отсылаться через SMS или электронную почту – как для регистрации в журнале, так и для прямой связи с обслуживающим техническим персоналом. Готовые пользовательские модули дают все возможности для постоянного контроля за рабочим состоянием автоматики.

Встроенная визуализация.

      Система программирования содержит встроенный редактор визуализации. Он предоставляет набор готовых графических элементов (прямоугольник, закругленный прямоугольник, эллипс, многоугольник, ломаная линия, кривая, сектор, растровый рисунок *.bmp, визуализация, кнопка, таблица, ActiveX элемент, стрелочный индикатор, столбчатый указатель, гистограмма, таблица тревог, тренд, файл WMF). Эти элементы могут быть связаны соответствующим образом с переменными проекта. Форма и цвет графических элементов будет изменяться при работе программы, в зависимости от значений переменных.

      Параллельно разработке приложения пользователь может создавать формы визуализации непосредственно в системе программирования.

      Чтобы наблюдать и изменять данные в контроллере, не нужны никакие дополнительные инструменты. Созданные внутри системы программирования формы могут использоваться в 4 различных режимах выполнения без изменений, в случае необходимости даже параллельно:

      1. Непосредственно в системе программирования: Если ПЛК подключен к системе программирования, то для тестирования и практического использования созданных вами форм визуализации не нужно ничего более. В диалоговом режиме вы сразу получаете реальное представление визуализации внутри системы программирования.

      2. Windows — Визуализация, CoDeSys HMI: Программа Win32 CoDeSys HMI отображает формы визуализации на ПК без установки среды программирования CoDeSys. Она обменивается сообщениями с ПЛК через тот же интерфейс, что и среда программирования. Применение OPC (OPC — OLE for Process Control) или DDE (DDE — Dynamic Data Excange) механизмов не требуется.

      3. Web — визуализация: Опционально XSoft-CoDeSys-2 генерирует из данных визуализации описание XML, которое загружается вместе с java-апплетом (апплет – программа, написанная на языке программирования JAVA, которая может выполняться браузерами) в контроллер и отображается по TCP/IP в браузере (программе просмотра). Таким образом, данные визуализации на самых различных компьютерных платформах будут отображаться интерактивно.

      4. Целевая визуализация: Для контроллеров со встроенным дисплеем данные визуализации из системы программирования могут загружаться с приложением в целевую систему. Они автоматически отображаются на встроенном дисплее.

      Не все типы сенсорных панелей производства компании EATON поддерживают целевую визуализацию CoDeSys.

      Например сенсорная панель серии XV-2xx производства компании EATON не поддерживает целевую визуализацию CoDeSys:

      Сенсорная панель серии XV-1xx производства компании EATON поддерживает визуализацию CoDeSys:

Быстрый старт — создание проекта.

      Проект включает следующие объекты: POU, типы данных, визуализации, ресурсы, библиотеки.

      К программным компонентам (POU) относятся функциональные блоки, функции и программы. Каждый программный компонент состоит из раздела объявлений и кода. Для написания всего кода POU используется только один из МЭК языков программирования.

      Функция это POU, который возвращает только единственное значение.

      Функциональный блок это POU, который принимает и возвращает произвольное число значений.

      Программа — это POU, способный формировать произвольное число значений во время вычислений.

      Программы или функциональные блоки могут быть дополнены действиями. Фактически действия это дополнительный набор встроенных в POU подпрограмм. Действия могут описываться на языке, отличном от того, на котором выполняется соответствующий функциональный блок или программа.

      СoDeSys поддерживает все МЭК операторы: арифметические операторы; битовые операторы; операторы сдвига, операторы выборки; операторы сравнения; адресные операторы; оператор вызова; преобразования типов; математические функции.

      Проект может использовать несколько библиотек, в которые входят POU, необходимые им типы данных и глобальные переменные. Библиотечные POU можно использовать точно так же, как и определенные пользователем.

      Кроме стандартных (базовые) типов данных: логический, целочисленные, рациональные, строки, время и дата, можно создавать собственные (пользовательские) типы на их основе: массивы, указатели, перечисление, структуры, псевдонимы типов, ограничение диапазона значений.

      В качестве операндов могут выступать константы переменные, адреса и вызовы функций.

      При создании нового проекта необходимо выбрать ПЛК для которого будет писаться программа:

      При этом необходимо настроить этот ПЛК под решаемую задачу:

      Затем создать программные компоненты необходимые для решения задачи:

      Далее определить конфигурацию ПЛК в соответствии с аппаратными средствами своего контроллера:

      Затем добавить библиотеки необходимые для решения задачи если они не подсоединяются автоматически:

      Далее написать программный код для созданных компонентов на выбранных языках:

      С помощью визуализации пользователь может создать графическое представление проекта объекта управления. Она непосредственно связана с созданной в CoDeSys программой контроллера. 

      После завершения программирования, скомпилировать проект и исправить ошибки, если они есть:

      После устранения ошибок, приступить к отладке. Включить эмуляцию (simulation):

      Нажав кнопку ПОДКЛЮЧИТЬСЯ проверьте правильность выполнения проекта. Для этого надо изменять вручную входные данные и убедиться, что выходы контроллера отреагировали нужным образом. Если необходимо, можете наблюдать значения переменных в программных компонентах: 

      Используя менеджер рецептов можете задать список переменных, значения которых необходимо наблюдать.

      В случае ошибок в работе кода, можно задать точки останова. Когда процесс остановлен в определенной точке, можно просмотреть значения переменных проекта в данный момент времени. Выполняя проект в пошаговом режиме можно проверить логическую корректность своих программ.

      В процессе отладки можно установить значения переменных программ, задавать фиксированные значения на входы и выходы контроллера, контролировать последовательность исполнения процесса и определить место в программе, которое выполняется.

      Функция бортжурнал позволяет записать операции, действия пользователя и процесс выполнения в хронологическом порядке. Это необходимо при анализе условий возникновения ошибки при отладке.

      Используя трассировку, можно отслеживать в графическом представлении изменения значений переменных за определенный промежуток времени, с возможной привязкой к событию.

      Когда проект отлажен, окончательно проверить работу программы в рабочих условиях на реальном «железе». При этом полностью доступны все отладочные функции. Чтобы выполнить эту операцию необходимо отключить режим эмуляции и настроить соединение с ПЛК — ОНЛАЙН ‒> ПАРАМЕТРЫ СВЯЗИ:

      Нажав кнопку ПОДКЛЮЧИТЬСЯ проверьте исполнение программы в контроллере:

39mr.ru

Codesys 2.3 — программирование на плк для новичков

Приветствую вас друзья, я надеюсь, что у вас сегодня хорошее настроение, наливайте себе зелёного чаю, берите печенье, всякие вкусняшки. В этой статье мы с вами поговорим об универсальной среде разработки программ для программируемых логических контроллеров (ПЛК) CODESYS 2.3

Итак, что же это за программа такая. Это среда разработки, то бишь некая программа, которая создает в себе другие программы для логических устройств. CoDeSyS разработан фирмой 3S Software, немецкими разработчиками. Это универсальный инструмент программирования контроллеров и встраиваемых систем. Комплекс программируется на стандартных языках МЭК 61131-3. О них буду говорить позже.

Из этой статьи вы узнаете:

Стандартные языки МЭК
Конфигуратор входов/выходов

Сама система реализована на языке С. Существует несколько модификации для различных микропроцессоров. Для привязки к конкретному контроллеру требуется конфигуратор, в настройках которого идет распределение памяти, интерфейс и привязка входов-выходов. Об этом будет ниже.

На рисунке выше я разместил рабочее окно проекта, чтобы показать как оно выглядит. Особенностями данного пакета являются:

  •  Прямая генерация машинного кода. В системе инструментов есть классический компилятор, который обеспечивает очень высокое быстродействие программы;
  •  Реализация МЭК языков;
  •  Редактор кода построен таким образом, что не позволяет программистам совершать типичные ошибки, и указывает на совершенные ошибки в коде;
  •  Встроенный эмулятор позволяет производить отладку программы без аппаратных средств, что бывает очень удобно;
  •  И да, комплекс CoDeSyS содержит в себе встроенный редактор визуализации;

Стандартные языки МЭК

Выбор стандарта языков программирования МЭК основан на том, что он является универсальным и удобным языком для программистов, инженеров и технологов. В течение времени язык программирования формировался и изменялся. Как вы думаете, было бы разумно делать мощный инструмент, опираясь на прошлый опыт разработок. В условиях конкурентного производства оборудования очень важно внедрять технологию быстро.

Всего таких языков из стандарта МЭК существует 5:

  • Это язык IL – язык инструкций, напоминает Assembler;
  • Язык ST – очень напоминает язык программирования С;
  • Язык LD — релейные схемы, очень удобно для электриков;
  • Язык FBD — графический язык, удобный для электронщиков;
  • Язык SFC — структурный язык, удобен для пошагового программирования;
  • CFC то же самое, что и FBD только расширенный функционал;

Какими языками удобнее всего пользоваться? Ну, это для кого как и кому как удобно, жёстких правил нету. Для программистов ближе будет ST, для электриков LD, для технологов скорее всего CFC.

Мне удобно пользоваться CFC и ST. На CFC языке всё наглядно видно, а это очень важно. Особенно когда идёт процесс наладки программы. А ST удобен своей гибкостью, и сложность программы ограничивается лишь вашей фантазией. А какие языки выбрали вы??

Кстати я чаще всего использую комбинацию различных языков. Я использовал такой трюк в проекте с холодильной камерой. Очень сложный проект, на написание программы у меня ушло 2 недели времени.

Конфигуратор входов/выходов

Теперь вернёмся к конфигуратору входов-выходов. О чем идёт речь? Предположим, у вас есть контроллер. У него много входов и выходов, аналоговых и дискретных. И, нам же к каждому входу и выходу нужно каким-то образом привязаться. Чтобы мы могли управлять, либо считывать данные.

Компания 3S Software реализовала в своём пакете CoDeSyS структуру дерева, в которой уже подготовлены некие ячейки памяти, отвечающие за каждый вход и выход контроллера. И мы просто присваиваем имя каждой ячейке, чтобы в дальнейшем управлять ими.

Очень большой плюс комплекса CoDeSyS в том, что среда разработки внедрена во многих логических контроллерах, как и в отечественных, так и в заморских.

Список контроллеров внушителен, поэтому я приведу те, которые знаю:

  • ОВЕН ПЛК;
  • WAGO;
  • Beckhoff;
  • Berghof;
  • EMKO;

В целом CoDeSyS это мощный инструмент для реализаций технических задач. Для изготовления пультов управления технологическим процессом, от простых до сложных. Удобен для автоматизации умных домов. Минусом является стоимость подобных систем. Ну как говорится, в автоматике, чем надёжнее система, тем она дороже.

На этом у меня всё, успешных вам внедрений.

Как вам статья? Если понравилась, обязательно поделитесь ею в социальных сетях и подписывайтесь на новости блога.

P.S. Если вы вдруг задавались вопросом, как можно сделать баннер для сайта, заходите сюда.

С наилучшими пожеланиями, Гридин Семён.

kip-world.ru

CoDeSys – повседневный инструмент программиста ПЛК | Издательский Дом «ИнфоАвтоматизация»

Представлены архитектура, основные особенности и возможности многофункционального программного комплекса, предназначенного для решения задач промышленной автоматизации, CoDeSys V3, названы наиболее важные и новые его компоненты.

На сегодняшний день CoDeSys (Controller Development System) — это самый популярный в мире аппаратно независимый комплекс для прикладного программирования ПЛК и встраиваемых контроллеров. Основным его компонентом является среда программирования на языках стандарта МЭК 61131-3. Комплекс работает на компьютере. Программы компилируются в машинный код и загружаются в контроллер. Любую задачу, которая имеет решение в виде программы, можно реализовать в CoDeSys.

Назначение и области применения CoDeSys

Изначально CoDeSys был нацелен на задачи, требующие автономности, надежности и предельного быстродействия при минимизации аппаратных средств. Благодаря этому он вышел далеко за рамки традиционных для МЭК 61131-3 систем ПЛК. Сегодня автомобили, краны, экскаваторы, самосвалы, яхты, печатные машины, деревообрабатывающие станки, литейные и прокатные машины, сборочные автоматы крупнейших мировых брендов включают один или группу встроенных контроллеров с CoDeSys. Компанией ITQ GmbH в 2011 г. было проведено исследование характеристик и распространенности программных инструментов в областях машиностроения и мобильных применений в Европе [1]. По его результатам, CoDeSys и инструменты на его базе (Bosh Rexroth IndraWorks, Beckhoff TwinCAT и др) используют 36% компаний. Конкурирующие с CoDeSys универсальные инструменты совместно составили 7%.

На сегодняшний день CoDeSys успешно применяется во всех без исключения областях промышленности. В мире более 350 компаний, изготавливают контроллеры с CoDeSys в качестве штатного инструмента программирования. За 2011 г. продано 500 тыс. лицензий на различные устройства с CoDeSys. Все конкурирующие системы отстают в разы, что позволяет доказательно говорить о мировом лидерстве.

Как продукт, CoDeSys ориентирован на изготовителей контроллеров. Разрабатывая новый контроллер, они устанавливают в него систему исполнения CoDeSys Control. Собирают из ее компонентов требуемую конфигурацию, добавляют собственные ноу-хау и специфические компоненты и получают собственное инструментальное ПО. Как правило, к пользователю CoDeSys попадает в коробке вместе с оборудованием. Ему нужно только установить систему и перейти к решению своих практических задач. Все коммерческие и технические вопросы, связанные с поддержкой ядра контроллера, всех типов его аппаратных модулей, библиотек, стеков и конфигураторов сетей его беспокоить не должны. Все это должно быть решено за него разработчиками ПЛК и CoDeSys совместно.

Среда программирования — это та часть, с которой непосредственно имеет дело пользователь (рис.1). Она функционирует на ПК и является основным компонентом комплекса. Она включает редакторы для девяти языков программирования ПЛК, в том числе стандартные языки МЭК 61131-3. Пользователь может выбрать один из них и программировать простыми средствами либо задействовать всю мощь новейших инструментов CoDeSys. На выходе CoDeSys непосредственно дает быстрый машинный код. Поддержаны все распространенные семейства микропроцессоров от 16 до 64-разрядных.

Рис. 1. Редактирование FBD диаграммы в CoDeSys

Среда программирования CoDeSys включает набор инструментов для подготовки и отладки программ, компиляторы, конфигураторы, редакторы визуализации и т.д. При необходимости функциональность системы дополняется опциональными компонентами. Проект CoDeSys можно хранить не только на диске ПК, но и в контроллере, если он имеет достаточный объем памяти, что позволяет избежать потери исходных текстов или путаницы в проектах. Для больших проектов предусмотрено использование системы контроля версий (SVN).

Для отладки пользователю не нужно открывать специальных отладочных окон или составлять каких-либо списков переменных. При подключении к ПЛК редакторы ввода программ «оживают». Непосредственно в них отображаются значения всех видимых на экране переменных. Причем в сложных выражениях видны все промежуточные результаты.

В CoDeSys V3 впервые в мире была реализована поддержка объектно-ориентированного программирования (ООП) в языках стандарта МЭК 61131-3. Разработка концепции была начата в 2005 г. [2]. Введен ряд новых ключевых слов для определения методов, свойств, интерфейсов и наследования, позволивших эволюционно развить в объект привычный функциональный блок. Пользователь может по своему усмотрению писать программы привычным образом или использовать объекты. Такой подход не создает лишних проблем «старым» прикладным программистам. В тоже время молодые специалисты, изучившие ООП в вузе и уже не представляющие себе серьезную работу без данной технологии, смогут реализовать свой потенциал. Предложенные расширения ООП прошли проверку временем в CoDeSys, получили широкое одобрение и будут включены в стандарт.

Из новшеств CoDeSys, добавленных за последний год, следует отметить странично-ориентированный FBD и поддержку языка Python для автоматизации работы в среде программирования. Обычно для таких целей используются пакетные файлы. Они удобны для примитивных задач, но не позволяют выполнять разные действия по условиям, разобрать XML файл, обработать результаты и отправить их по электронной почте. Использование Python снимает все мыслимые ограничения.
CoDeSys включает конфигураторы ввода/вывода с поддержкой полевых сетей Modbus, PROFIBUS, PROFINET, DeviceNet, CANopen, J1939, EtherCAT, SERCOS III, Ethernet IP и большое число сервисных модулей.

CoDeSys поставляется бесплатно. С сайта 3S-Smart Software Solutions доступен для загрузки полнофункциональный дистрибутив. В него входит интерфейс и интерактивная документация на русском языке.

CoDeSys Automation Platform

В CoDeSys V3 впервые в мире реализована сквозная платформа автоматизации. Не только система исполнения собирается из компонентов с фиксированными интерфейсами, но и среда программирования. Она основана на технологии Microsoft .NET. Automation Platform позволяет разобрать CoDeSys на отдельные компоненты и собрать требуемым образом, добавив собственные компоненты. Это позволяет изготовителям ПЛК прозрачно интегрировать собственные программные инструменты и технологию CoDeSys.

Типовые области применения CoDeSys Automation Platform:

расширение функциональности CoDeSys: возможность добавления в среду программирования нового редактора программ, инструмента конфигурирования специализированной полевой сети, автоматизация некоторых типовых операций (мастера) и др.;

замена составных компонентов (plug-in) CoDeSys: если штатный компонент среды программирования не удовлетворяет требованиям пользователей, то возможно заменить его, например, изменить форму отображения программ, вид окон и др.;

создание собственного программного комплекса на базе CoDeSys. Известными примерами могут служить системы SoMachine от Schneider Electric и TwinCAT 3 от Beckhoff.

Система исполнения CoDeSys Control

CoDeSys Control — это часть, которая должна быть встроена ПЛК. Нередко возникает вопрос: «Если CoDeSys даёт на выходе машинный код, то зачем вообще нужна система исполнения?» Ответ кроется в стержневой идее технологии ПЛК. Программируя ПЛК, пользователь должен думать исключительно о сути прикладной задачи. Его не должны волновать организация памяти, процедуры опроса модулей ввода/вывода, способы синхронизации данных, функции сетевого обмена и связи с верхним уровнем, вызовы циклических и событийных задач, организация фиксации выходов при отладке на оборудовании и т. п. Так, для получения значения входа в своей программе, прикладной программист ПЛК выбирает переменную и задает в диалоговом окне единицы измерения, параметры фильтрации и другие параметры. Всю черновую работу за него должна выполнить система исполнения. Если программисту приходится думать о передаче байтов или вызове библиотечных функций для работы с вводом/выводом, то это не ПЛК? и говорить об удобстве и надежности прикладного программирования не приходится.

В общей сложности CoDeSys Control включает более 200 компонентов. Каждая «сборка» под конкретную модель ПЛК будет отличаться. Ее состав определяется возможностями аппаратуры и типом ПЛК. Включение абсолютно всех компонентов, на всякий случай, привело бы к неоправданному росту аппаратных ресурсов и стоимости. Например, включение функции «горячей» правки кода без остановки ПЛК удваивает требования к ОЗУ. Некоторые компоненты представлены в нескольких вариантах. Например, компонент «менеджер задач». Самый дешевый ПЛК может иметь единственный аппаратный таймер, «тикающий» каждые 10 мс, и не иметь ОС. Для него подойдет простой планировщик циклических задач без вытеснения. С ним не смогут работать некоторые другие компоненты, например, ЧПУ или стек CANopen, но они и не требуются в ПЛК такого уровня. Для ПЛК с мощным 32- или 64-битным процессором и ОС РВ разумно включить наиболее совершенный «менеджер задач» с поддержкой событий, реального времени и нескольких приложений в одном устройстве. С каждым таким приложением можно работать как с независимым ПЛК: загружать, запускать, останавливать и отлаживать программы, не влияя на работу других приложений.

CoDeSys Control может функционировать под управлением любой ОС или даже без нее. Наиболее часто используют ОС VxWorks, Windows CE и Linux. Имеются адаптации под RT-OS32 (RTKernel), QNX, Nucleus, pSOS, OS9, TenAsys INtime. Изготовитель оборудования может самостоятельно адаптировать CoDeSys Control под другую ОС.

В некоторых случаях адаптация CoDeSys Control в свое оборудование может быть проблематична. Ограничением может стать отсутствие технических специалистов, соответствующего уровня или экономические условия. В таких случаях целесообразно использовать готовые процессорные модули (PLCcore) с уже адаптированным и установленным CoDeSys Control. Популярным PLCcore для CoDeSys является Beck [email protected]

CoDeSys Control непрерывно развивается. Добавляются принципиально новые компоненты, совершенствуются и «мелкие детали». Например, для современных быстрых ПЛК c CoDeSys пришлось вводить новый тип данных для работы с наносекундными интервалами времени. Обычному пользователю CoDeSys не нужно заботиться об устройстве системы исполнения. Ему достаточно только периодически загружать и устанавливать бесплатные обновления в соответствии с рекомендациями изготовителя ПЛК.

SoftPLC CoDeSys SP RTE

CoDeSys SP RTE представляет собой специальную систему исполнения для ОС семейства Windows со встроенным ядром жесткого реального времени. Она позволяет превратить обычный компьютер в быстродействующий ПЛК. Ввод/вывод подключается через полевые сети. SP RTE обеспечивает стабильность рабочего цикла МЭК программ в диапазоне микросекунд и работу контроллера при зависании ОС.

CoDeSys визуализация

Среда CoDeSys оснащена встроенной системой визуализации и операторского управления. Непосредственно в CoDeSys можно построить графический интерфейс оператора или модели объекта, без использования внешних инструментов. Для интеграции с программой достаточно прописать в свойствах элементов соответствующие переменные. Не требуется создавать символьные файлы, настраивать связь или выполнять иные рутинные операции. Если работает CoDeSys, то работают и средства визуализации.

CoDeSys HMI часто называют SCADA-системой. Это не верно. Она не имеет столь мощных графических средств, не использует OPC, не имеет средств ведения суточных архивов и интеграции с БД, а также функций программирования. Но она обеспечивает управление в реальном времени и на порядок менее требователена к ресурсам. Весь интеллект системы сосредоточен в ПЛК, а HMI выполняет роль тонкого клиента отображения. Ее типичные применения — это встроенные пульты управления станками, погрузчиками, кранами, трамваями и подобными системами, где нужна быстрая гарантированная реакция и стоимость оборудования критична.
Сервер данных (Data Server) позволяет собирать данные от нескольких контроллеров. При этом не обязательно, чтобы все они программировались в CoDeSys. Сервер данных является частью системы исполнения.

Визуализация CoDeSys может параллельно работать на нескольких устройствах:

CoDeSys WebVisu позволяет контролировать работу своей системы из любого места и в любое время через Internet. Web-сервер является компонентом системы исполнения.

CoDeSys HMI — это отдельная утилита, предназначенная для операторского управления с отдельного компьютера локальной сети.

CoDeSys TargetVisu — интегрированный компонент системы исполнения, предназначенный для создания панельных ПЛК. Применяется в локальных пультах управления.

Из последних новшеств визуализации CoDeSys выделяется пакет библиотек элементов визуализации для различных прикладных областей с современным графическим представлением [См. рис 2.]. Наиболее впечатляющим элементом можно назвать 3D редактор движений для SoftMotion.

Рис.2. Визуализация панели автомобиля

CoDeSys SoftMotion

CoDeSys SoftMotion — это встроенный в среду программирования и систему исполнения CoDeSys функциональный набор средств управления движением: от простых перемещений по одной оси до многоосевых ЧПУ. Поддерживается движение по лекалам (ECAM) и интерпретация программ в G-кодах (Рис.3). В среду программирования встроен текстовый и графический 3D редактор для задания траекторий и набор элементов визуализации стандартных узлов мехатроники. Установить SoftMotion можно на 32-битный ПЛК с математическим сопроцессором.

Рис. 3. G-код движения в CoDeSys и его визуальное представление

CoDeSys V3 Safety

Комплекс Safety ориентирован на обеспечение безопасности там, где присутствует человек. CoDeSys Safety представляет собой комплекс инструментов, который позволяет разрабатывать контроллеры, удовлетворяющие требованиям стандарта IEC 61508 для оборудования систем безопасности Safety Integrity Levels 3 (SIL3). Он включает безопасную систему исполнения, безопасный компилятор, конфигураторы безопасных сетей, библиотеки PLCopen Safety и набор документов, включающий методику тестирования и сертификации. Эта технология существенно сложнее обычных ПЛК систем. Так, например, до запуска кода выполняется целый ряд специальных проверок. После загрузки машинного кода в контроллер и создания загрузочного образа код скачивается обратно в среду разработки, производится его декомпиляция и сравнение с исходным текстом. Безопасные контроллеры уровня SIL3 должны проходить обязательную сертификацию. Это весьма сложный и дорогостоящий процесс. Применение CoDeSys Safety позволяет существенно упростить его.

Выше упоминалась технология PLCcore, позволяющая радикально упростить создание контроллеров с CoDeSys. Похожая идея воплощена и для безопасных контроллеров. Ее основой служит сертифицированный модуль TwinSafe EL6900 компании Beckhoff. Встроив это в устройство, имеющее поддержку CoDeSys и EtherCAT Master, получаем собственный SIL3 контроллер.

Для систем уровня SIL2 все гораздо проще. CoDeSys сертифицирована как надежная система, имеющая боле 1 млн. применений. Для SIL2 используются все стандартные редакторы МЭК языков, компактная система исполнения с определенным набором компонентов, сертифицированные библиотеки элементов и безопасный ввод/вывод.

CoDeSys redundancy

В противоположность безопасным (Safety), надежные системы (Redundancy) чаще необходимы в местах, куда человеку трудно добраться, либо там, где остановка работы оборудования недопустима по технологическим или финансовым критериям. Например, 5 мин простоя линии разгрузки крупного морского порта обходятся дороже стоимости всего электронного оборудования.

CoDeSys Redundancy представляет собой специальный плагин для среды программирования и набор компонентов системы исполнения, обеспечивающий синхронизацию, диагностику и переключение основного и дублирующего контроллеров.

CoDeSys Professional Developer Edition

CoDeSys Professional Developer Edition — новый продукт комплекса CoDeSys. Он ориентирован на растущую группу пользователей, имеющих высшее образование и опыт работы с современными профессиональными системами программирования на языках высокого уровня для компьютеров. Его область — создание крупных, либо новых уникальных проектов, не имеющих аналогов. Профессиональная редакция среды разработки CoDeSys включает следующие компоненты: систему управления версиями проекта на базе Subversion (SVN), графические редакторы UML (диаграммы классов, состояний и деятельности) и статический анализатор кода. Все эти компоненты устанавливаются и интегрируются в среду программирования. Система контроля версий необходима в больших проектах над которыми работает группа людей. При сохранении изменений в обычном файле проекта CoDeSys, они записываются поверх старой информации. Она теряется бесследно. При использовании SVN сохраняется вся история исправлений с указанием кто исправлял, когда и с какой целью. Если правка вызвала сбои, то всегда есть возможность вернуться к проверенной версии на любую дату. Кроме того, один проект могут открыть несколько людей со своих рабочих мест. Каждый человек может править параллельно ‘свои’ части. Контроль версий естественным образом интегрируется в среду программирования. Так, для всех языков программирования, включая графические предусмотрены визуальные средства сравнения версий.

Интеграция UML стала следующим логическим шагом после реализации в CoDeSys ООП. Диаграмма классов дает визуальное представление зависимостей функциональных блоков, методов и интерфейсов, которые теперь могут редактироваться графически. Диаграммы состояний и диаграммы активности представляют собой новые языки для разработки прикладных проектов. Они позволяют описывать состояния и переходы сложных процессов. Оба высокоуровневых языка призваны упростить совместную работу программистов и инженеров технологов, ускорить построение структуры приложения и собственно программирование.

Статический анализатор кода осуществляет проверку исходного кода МЭК программ на соблюдение более чем 50 адаптивных правил. Он выявляет потенциально опасные места, способные вызвать ошибки и устранить их сразу, еще до фазы отладки и тестирования проекта. Это улучшает качество кода, ускоряет работу и позволяет избежать ошибок с самого начала работы.

Комплект инструментов профессионального разработчика продолжает расширяться. В настоящее время в разработке находятся: профилировщик кода и генератор тестов.

CoDeSys Application Composer

CoDeSys Application Composer напротив, ориентирован не на сложные научные проекты, а на повседневные прикладные задачи. В них решающими являются время создания проекта, простота процесса программирования и надежность итогового кода. При выполнении работ по автоматизации однотипных объектов, например умных домов или типографских машин, Application Composer позволит повысить производительность труда на два порядка.

Составление прикладного проекта выполняется на основе заранее подготовленных наборов прикладных программных модулей. Такой модуль может обслуживать определенную часть машины или системы. Например, это может быть пневматический цилиндр, автооператор, терморегулятор, либо программный блок управления доступом или конфигуратор сети. Каждый модуль включает программный код, конфигурацию входов/выходов, параметры и графическое представление для визуализации. Пользователь строит структуру своей системы управления, используя необходимые модули. Он определяет их настройки и связи в специальных редакторах. Затем интегрированные генераторы кода автоматически создают законченное, хорошо структурированное программное приложение на языках стандарта МЭК61131-3. Одновременно генерируется соответствующая визуализация. Программы компилируются и загружаются в контроллер. Пользователь может просматривать и корректировать полученный код при необходимости.

Рис. 4. Проект управления перекладчиком в Application Composer

Такой подход позволяет перейти от рутинного программирования к модульному проектированию прикладных проектов. Он открывает двери пользователям, хорошо знающим устройство машин, технологию соответствующего производства, но не владеющих программированием.

Заключение

Благодаря своим отличным функциональным возможностям, надежности и открытым интерфейсам, CoDeSys стал лидером в области инструментов программирования ПЛК. Не случайно он выбран в качестве базового инструмента многими ведущими мировыми поставщиками аппаратных решений для промышленной автоматизации.

Разработчик CoDeSys — компания 3S-Smart Software Solutions GmbH (Германия) никогда не ставила приоритетной задачи «бюджетного внедрения» и распространения CoDeSys путем удешевленной либо упрощенной установки на любые типы контроллеров любых компаний. Для запуска CoDeSys Control достаточно 1 дня, но выпуск нового ПЛК с CoDeSys — это всегда серьезная работа, требующая грамотной организации, наличия квалифицированных специалистов и строгого выполнения ряда этапов, от сборки до выходного тестирования изделия в целом.

В мае 2012 г. в г. Смоленске проходила ежегодная конференция пользователей CoDeSys, на которой главный инженер Европейского отделения компании Hitachi господин Kenji Shimoda рассказал о переводе новых контролеров Hitachi с фирменного ПО на CoDeSys, занявшего немногим более 1 года. Это небольшой срок для разработки нового ПЛК с CoDeSys. Перевод включал собственно адаптацию, интеграцию с собственным ПО, тесты всего функционала на опытных ПЛК, написание руководства по применению и стартовых примеров, обучение дистрибьюторов. Типичный для некоторых конкурирующих МЭК систем подход ускоренной бюджетной установки с переносом части затрат и технических сложностей на плечи пользователей в CoDeSys принципиально не применим. Вы не встретите CoDeSys в ПЛК, собранных «на коленке». Это всегда будут продукты компаний, твердо стоящих на ногах и имеющих достаточно ресурсов на грамотный маркетинг, качественную разработку и сопровождение.

Простота и удобство именно для конечного пользователя — это стержневая идея CoDeSys. Компания 3S-Smart Software Solutions с немецкой целеустремленностью придерживается ее многие годы. Состав компонентов CoDeSys измеряется уже сотнями и продолжает расти. Но, каждый новый компонент нацелен на упрощение решения нового круга прикладных задач. Своим непрерывным развитием и огромной популярностью CoDeSys обязан исключительно конечным пользователям.

Литература

1. Jorn Linke. Der SPS-Benchmark: Das Ergebnis. Computer Automation. 2011. 9.

2. Дитер Хесс. Объектно-ориентированные расширения МЭК 61131-3 // Современные технологии автоматизации. 2006. №2.

Петров Игорь Викторович — директор ООО «ПК Пролог».

Контактный телефон (481-2) 38-29-31.

www.prolog-plc.ru

avtprom.ru

CODESYS V3. Примеры

Протокол Modbus

Опрос модулей Mx110 с использованием шаблонов

3.5.11.5

скачать

Опрос модулей Mx210 с использованием шаблонов

3.5.11.5

скачать

Опрос модулей Mx110 с использованием конфигурации

3.5.11.5

скачать

Опрос модулей Mx210 с использованием конфигурации

3.5.11.5

скачать

Настройка контроллера в режиме Modbus RTU Slave через конфигурацию

3.5.11.5

скачать

Настройка контроллера в режиме Modbus TCP Slave через конфигурацию

3.5.11.5

скачать

Настройка контроллера в режиме Modbus RTU Master через библиотеку OwenCommunication

3.5.11.5

скачать

Настройка контроллера в режиме Modbus RTU Slave через библиотеку OwenCommunication

3.5.11.5

скачать

Настройка контроллера в режиме Modbus TCP Master через библиотеку OwenCommunication

3.5.11.5

скачать

Настройка контроллера в режиме Modbus TCP Slave через библиотеку OwenCommunication

3.5.11.5

скачать

Чтение файлов с контроллера с помощью 20 функции Modbus через библиотеку OwenCommunication

3.5.11.5

скачать

Пример опроса СМИ2

3.5.11.5

скачать

Настройка ПЛК CDS 3.5 в режиме Modbus RTU Master

3.5.11.5

скачать

Настройка ПЛК CDS 3.5 в режиме Modbus RTU Slave

3.5.11.5

скачать

Настройка ПЛК CDS 3.5 в режиме Modbus TCP Master

3.5.11.5

скачать

Настройка ПЛК CDS 3.5 в режиме Modbus TCP Slave

3.5.11.5

скачать

Настройка обмена по протоколу ОВЕН

Пример опроса ТРМ212

3.5.11.5

скачать

Пример опроса СИ8

3.5.11.5

скачать

Настройка обмена с верхним уровнем

Сетевые переменные (CoDeSys V2.3 + CODESYS V3.5)

3.5.11.5

скачать

Сетевые переменные (CODESYS V3.5 + CODESYS V3.5)

3.5.11.5

скачать

Настройка обмена с OPC-сервером

3.5.11.5

скачать

Подключение к OwenCloud

3.5.11.5

скачать

Реализация нестандартных протоколов

Настройка обмена с модулями Mx110 по протоколу DCON

3.5.11.5

скачать

Настройка обмена с электросчетчиком СЭТ-4ТМ

3.5.11.5

скачать

Реализация обмена через сокеты

UDP: сервер и клиент

3.5.11.5

скачать

TCP: сервер и клиент

3.5.11.5

скачать

Пример работы с cURL (HTTP, FTP, e-mail)

3.5.11.5

скачать

owen.ru

Блог об АСУ ТП и КИПиА. Блоки CoDeSys

Советы конкретные и философские. С примерами и скриншотами. Буду дополнять.

Пользуйтесь реальностью процессов
Одно из фундаментальных отличий программирования технологических процессов от классического программирования — это обычно значительно меньший уровень абстракции. Алгоритмы определяются технологией процесса, который в свою очередь часто опирается на здравый смысл и простую логику. Об этом часто забывают увлекаясь программированием ради программирования. 

Не путайте причины и следствия
Например, пусть при падении давления нужно выключать насос, а при выключенном насосе какой-то клапан должен быть закрыт; предположим, никаких иных условий выключения и закрытия — нет. Ошибочно при этом (даже якобы в целях оптимизации кода) закрывать клапан при падении давления, т.к. алгоритм закрытия клапана строго привязан именно к состоянию насоса. При удлинении или изменении следственных цепочек это может привести к серьезным ошибкам в процессе или сложностям в модификации кода.


Настройка среды CODESYS 2.3
Некоторые настройки «по умолчанию» в CODESYS удивляют. Например, эта среда — единственная из виденных мной, в которой шрифт не моноширинный, т.е. символы в нем имеют разную ширину. Сразу же после установки среды заходите в Проект > Опции > Редактор > Шрифт и выбирайте Consolas (код на всех скриншотах) или хотя бы Courier New.

После этого отмените автообъявление (штука, появляющаяся когда вы вводите незнакомый Кодесису набор символов), этот адский источник всплывающих окон, которыми так любит радовать эта среда. 

В настройках «Рабочего стола» уберите лишние галочки и уменьшите таймауты связи до 1000 мс — это сильно упростит вам жизнь, поверьте.

Чтобы перепроверить правильность кода — после каждого изменения жмите клавишу F11 для компиляции кода. После нажатия в нижней части экрана высветятся сообщения о текущих ошибках или их отсутствии. Чтобы скрыть лишнюю плашку с этими сообщениями — нажмите SHIFT+ESC. 


Не стремитесь использовать чужой код
Вторичное использование чужого кода в классическом программировании — норма и необходимость, обусловленная множеством причин. В АСУ ТП же, по моему мнению, почти нет необходимости использовать сторонний код. 

Я не считаю себя профессионалом и не писал особо сложных программ, но для тех что писал мне вполне хватало стандартных библиотек Util.lib и Standart.lib. Те же библиотеки Oscat (скачать + мануалы на англ) шикарны и всеохватывающи, но в них нет ничего сверхестественного и, мне кажется, лучше самому писать аналогичные функции. А на тот код, который обычно выкладывают на форумах, лучше вообще не смотреть. Даже с тем, что я выкладываю в блоге лучше просто ознакамливаться, а не использовать. Пишите свои алгоритмы и как можно больше)

Примеры правильного кода внутри библиотек
Чтобы понять как должен выглядеть грамотный код и узнать некоторые программистские приёмчки не нужно далеко ходить. Открывайте Кодесисом библиотеки Util.lib и Oscat.lib как обычные проекты и впитывайте мудрость строк.

NB Может я и негодяй, но с помощью этой проги вы можете взломать запароленные библиотеки.


Пользуйтесь интегрированной справкой CODESYS
Банально, но там есть ответы на большинство вопросов начинающих. Справка небольшая поэтому лучше пробежаться по ней всей чтобы познакомится с возможностями языков и функций.

Вызов справки по «F1» работает по большинству служебных слов и элементам библиотек Util.lib и Standart.lib. Иногда в CODESYS 2.3 вызов по «F1» не срабатывает, например для SEL и ARRAY, поэтому вручную открывайте справку и ищите нужный идентификатор во вкладке «Поиск»


Не повторяйте код
Это самый распространенный косяк у неопытных программистов независимо от платформы и языка программирования. Видите дублированный код — выносите его в отдельную функцию или функциональный блок, и/или же переводите переменные в элементы массивов и прогоняйте в цикле. Предыдущее предложение вам может быть непонятно, но подробности можно загуглить.

На скриншоте код, обрабатывающий данные с частотных преобразователей Danfoss. Переменные типа CWS1_FREQ созданы в Конфигурации ПЛК в разделе ModBus (Master). Слева представлена первая версия кода где каждый ПЧ представлен отдельным куском из восьми строк; код в каждом куске различается только данными, а логика одинакова.
Справа оптимизированная версия — логика вынесена в отдельную функцию GET_PUMP (с адресацией и указателями, о которых расскажу ниже), а код для конкретного ПЧ теперь занимает одну строчку. Если бы в Конфигурации можно было задавать переменные как элементы массива (типа FREQ_CWS[1]), то код обработки любого количества ПЧ свелся к одной строке, вложенных в два цикла (см. совет ниже).

кликните на скриншот чтобы увеличить его


Плюсы языка ST — массивы и циклы
Язык ST я использую из-за того, что моё знакомство с программированием началось с C/C++. В некоторых случаях удобно использовать CFC или что похуже, но в целом ST более ёмок, лаконичен и чёток. Но, чем действительно он отличается от других языков так это возможностью нормального использования массивов и циклов, которые мне сильно облегчают жизнь и увеличивают читабельность кода.


Не злоупотребляйте циклами
При том, что циклы FOR бывают крайне удобны, всегда помните, что код в ПЛК выполняется в суперцикле и часто можно обойтись простым инкрементированием с обнулением (см. скриншот ниже). Также большие циклы FOR и тем более WHILE могут сильно «затормозить» суперцикл ПЛК вплоть до срабатывания сторожевого таймера (об этом в следующем совете). Иногда, конечно, нужно сделать перебор в текущем суперцикле и тут уж лучше использовать FOR. 


​i станет равным 25000 за 25000 циклов

j станет равным 25000 за 1 цикл, но 
возможно сработает watchdog


Сторожевой таймер и сброс ПЛК
Если суперцикл выполняется слишком долго, то ПЛК производит аппаратный сброс на уровне микроконтроллера. Такое возникает при переходе в бесконечный цикл и других зависаниях. Отвечает за анализ времени выполнения цикла сторожевой таймер, или Watchdog.

Сброс по watchdog’у отличается от любого сброса через среду CODESYS. Этим можно пользоваться. В моей практике сторожевой таймер применяется в контроллерах ОВЕН. В этих ПЛК иногда происходит неприятный момент — созданный в Конфигурации модуль ModBus (Master) перестает вести опрос Слейвов (обычно это возникает после перезаливки программы). Поначалу это решали сбросом питания, но тут возникали трудности при удаленной закачке через интернет. 

Позже я обнаружил, что проблему решает искусственное заведение программы в бесконечный цикл. Я вывел сброс на кнопку в визуализации. Или же можно анализировать изменение переменной «Опрашиваемый адрес» в ModBus (Master) — если Slave-устройств больше одного, то она должна меняться каждый цикл.


Расширенное использование функций
Помимо вывода одного-единственного значения любого стандартного типа функция способна возвращать значения пользовательского типа, например структуры, которые могут состояться из любого количества переменных разного типа. 

Но что интереснее, имеется возможность изменения переменных, которые являются аргументами функции, внутри самой функции. Это возможно благодаря использованию указателей и адресации на эти переменные. Понять что к чему можно по скриншоту ниже, на котором приведен код функции, инициализирующий переменную если та равна нулю. Параметр внутри функции определяется как указатель на нужный тип, а при вызове функции в параметре используется не сама переменная, а её адрес (функция ADR).


Иногда SEL удобнее IF
В случае когда при каком-то условии переменная должна изменить своё значение, а в противном — иметь другое значение, применение IF может быть не лучшем решением. Если условие применимо только к этой единственной переменной — используйте функцию-селектор SEL. Она работает с переменными любого типа.


Буль не буль
Очень часто в чужом коде встречаю странное использование операций с булевыми величинами или, наоборот, игнорирование булевой логики. 
Во-первых, операции типа сравнения или проверки равенства возвращают булевы значения. 
Во-вторых нет необходимости явно сравнивать булеву переменную со значениями TRUE или FALSE.

Сравнение возвращает TRUE или FALSE

Нет необходимости явного сравнения


Наглядная работа с булями
Мне очень часто для сокращения кода приходится использовать явные преобразования BOOL в целое число, например, в формулах. Для этого приходится использовать функцию приведения типов в её стандартном неуклюжем виде BOOL_TO_BYTE(). Но как-то раз наткнулся на блог Егора Петрова, где он придумал более простое и изящное решение — по сути переименовать эту функцию в более читаемую — WHEN(). Теперь пользуюсь, пользуйтесь и вы.

Удобное использование булевых переменных и функции WHEN

Код функции WHEN

Получи +10 к карме — ​поделись в комментариях
​своими фишками и замечаниями.

www.asutp-volgograd.com

Язык ST CoDeSyS — самый гибкий язык программирования

Прежде чем мы с вами будем рассматривать упрощённую графическую систему программирования для технологов, хотелось бы в двух словах рассказать о базисном языке программирования СИ. Язык ST CoDeSyS отличается от других своей гибкостью и адаптивностью под любые задачи. Он позволяет обрабатывать сложные решения и видеть всю картину в целом. Чаще всего применяется в функциональных блоках для обработки алгоритма той или иной части рабочего органа станка или линии.

Из этой статьи вы узнаете:

Об языке программирования ST и типы переменных
Перечень основных операторов
Советы по программированию ПЛК в среде CoDeSyS

Здравствуйте уважаемые Дамы и Господа! Меня зовут Гридин Семён, и я являюсь автором этого блога. В данном посте я хочу обсудить с вами базовые понятия языка программирования CoDeSyS. Называется он ST CoDeSyS, очень сильно напоминает СИ.

Язык программирования ST и типы переменных

ST (Structured text) — это одна из составных частей комплекса CoDeSyS и представляет собой текстовый редактор высокого уровня. Он очень похож на Basic или Pascal. Такой способ программирования является идеальным инструментом для людей-программистов. Преимуществом языка является создание сложных математических и разветвленных алгоритмов.

ST позволяет без труда описывать сложные операции компактным и лёгким для восприятия текстом. Structured Text содержит в себе много конструкций, позволяющие присваивать переменные, использовать готовые библиотеки, функции и функциональные блоки.

В чём преимущество данного способа программирования? давайте с вами перечислим:

  1. Наглядность. Вы можете на одном листинге оценить всю последовательность действий и выполнение условий
  2. Программа на ST может быть создана в любом текстовом редакторе
  3. Читабельность. За счёт символьного представления текста и выделения блоков разными цветами

С этим мы разобрались, но, прежде чем переходить к непосредственному изучению азов программирования, необходимо ознакомиться с элементом языка — тип данных. Хочу обратить внимание, этот элемент практически схож во многих си-подобных языках (Питон, Ардуино IDE, СИ# т.д.)

Тип данных переменной определяет род информации, диапазон представлений и множество допустимых операций. Языки МЭК используют строгую идеологию в этом отношений. Любую переменную можно использовать только после её объявления. Присваивать значения одной переменной другой можно, только если они одного типа. В другом случае используются преобразователи типов.

В таблице ниже я представлю типы данных, которые используются чаще всех:

ТипНазваниеПределРазмер в байтах
BOOLЛогическое1 бит1 бит
BYTEЦелочисленое8 бит1 байт
WORDЦелочисленое16 бит2 байта
INTЦелочисленое-32768-327672 байта
UINTЦелочисленое0-655352 байта
FLOATВещественное±10³³4 байта
DATE_AND_TIMEДата и время
STRINGСтроковое

Перечень основных операторов

Операторы — это символы определённых операций. Но их можно определить и как функции, наделёнными определёнными привилегиями. Они имеют определённые ключевые слова и формы для представления на ST.

Оператор выбора IF  позволяет выполнить различные группы выражений в зависимости от условий, выраженных логическими выражениями.

PROGRAM PLC_PRG VAR in:BOOL; out:INT; END_VAR IF in = TRUE THEN out:=1; ELSE out:=2; END_IF;

PROGRAM PLC_PRG

VAR

in:BOOL;

out:INT;

END_VAR

 

IF in = TRUE THEN out:=1; ELSE out:=2;

END_IF;

Оператор множественного выбора CASE позволяет выполнить различные группы выражений в зависимости от значения одной целочисленной переменной или выражения.

PROGRAM PLC_PRG VAR in:BOOL; test:INT; out:INT; END_VAR CASE test/2 OF 0,127: in:=TRUE; out:=123; 15..30: in:=FALSE; out:=456; ELSE out:=789; END_CASE;

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

PROGRAM PLC_PRG

VAR

in:BOOL;

test:INT;

out:INT;

END_VAR

 

CASE test/2 OF

0,127:

            in:=TRUE;

            out:=123;

15..30:

            in:=FALSE;

            out:=456;

ELSE

            out:=789;

END_CASE;

Циклы WHILE и REPEAT обеспечивают повторение группы выражений, пока верно условное логическое выражение. Если условное выражение всегда истинно, то цикл становится бесконечным. Условие в цикле WHILE выполняется до начала цикла, а в REPEAT после тела цикла.

PROGRAM PLC_PRG VAR in:BOOL; test:INT:=64; out:INT; END_VAR WHILE test>1 DO out:=out+1; test:=test/2; END_WHILE

PROGRAM PLC_PRG

VAR

in:BOOL;

test:INT:=64;

out:INT;

END_VAR

 

WHILE test>1 DO

             out:=out+1;

             test:=test/2;

END_WHILE

PROGRAM PLC_PRG VAR in:BOOL; test:INT:=64; out:INT; END_VAR REPEAT out:=out+1; test:=test/2; UNTIL test>1 END_REPEAT

PROGRAM PLC_PRG

VAR

in:BOOL;

test:INT:=64;

out:INT;

END_VAR

 

REPEAT

         out:=out+1;

         test:=test/2;

UNTIL test>1

END_REPEAT

Цикл FOR обеспечивает заданное количество повторений группы выражений.

PROGRAM PLC_PRG VAR in:BOOL; test:INT; out:INT; END_VAR FOR test:=1 TO 10 DO out:=out+1; END_FOR

PROGRAM PLC_PRG

VAR

in:BOOL;

test:INT;

out:INT;

END_VAR

 

FOR test:=1 TO 10 DO

         out:=out+1;

END_FOR

Советы по программированию ПЛК в среде CoDeSyS

Одно из значительных отличий написание алгоритмов для АСУТП от классического программирования — это меньший уровень абстракции. Для описания тех. процесса не требуется глубокое и огромное описание. Достаточно опираться на логику процесса и здравый смысл.

Не стремитесь использовать чужие библиотеки и чужой код в своих проектах.

Обращаю ваше внимание, чужие библиотеки, скачанные с форума на реальных объектах использовать категорически НЕ РЕКОМЕНДУЮ. Для этого есть куча готовых библиотек, такие как Standart, Utill, OSCAT. Фирма ОВЕН для своего оборудования пишет свои ПРОТЕСТИРОВАННЫЕ библиотеки.

У меня был такой горький опыт. Когда мы занимались автоматизацией ЦТП, а точнее контуром отопления и ГВС, я скачал с форума библиотеки для ПИД-регулирования задвижек. И что же в итоге получилось? Код тупо не сработал, вообще! Пришлось работать сутками, и днём и ночью допиливать программу в режиме цейтнота.

Пишите программы компактно, и оставляйте комментарии.

Когда пишите объёмную и сложную программу, пользуйтесь функциями, функциональными блоками и подпрограммами. Пишите комментарии возле каждого узла автоматизации. Это очень сильно упрощает жизнь. Особенно тогда, когда нужно через некоторое время что-то исправлять.

Пользуйтесь интерактивной справкой в среде разработки.

В данном каталоге вы можете найти ответы на многие ваши вопросы, особенно это актуально для новичков. Открывается справка по нажатию кнопки F1.

Плюсы языка ST-массивы и циклы.

Использование циклов и массив облегчают жизнь программисту и увеличивает читабельность кода. Циклы очень удобны при использовании сложных и ресурсоёмких функций, таких как ПИД-регуляторы, опрос аналоговых входов, связь между ПЛК.

На этом я с вами прощаюсь, дорогие друзья, пишите в комментариях, подписывайтесь, рассказывайте друзьям. До встречи в следующих статьях.

С уважением, Гридин Семён.

kip-world.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о