Плк от производителей овен, segnetics и schneider electric для hvac

Программирование ПЛК

• Конфигурируемые: В ПЛК хранится несколько программ, а через клавиатуру ПЛК выбирается нужная версия программы;
• Свободно программируемые: программа загружается в ПЛК через его специальный интерфейс с Персонального компьютера используя специальное ПО производителя, иногда с помощью программатора.

Программирование ПЛК имеет отличие от традиционного программирования. Это связано с тем, что ПЛК исполняют бесконечную последовательность программных циклов, в каждом из которых:

• считывание входных сигналов, в том числе манипуляций, например, на клавиатуре оператором;
• вычисления выходных сигналов и проверка логических условий;
• выдача управляющих сигналов и при необходимости управление индикаторами интерфейса оператора.

Поэтому при программировании ПЛК используются флаги — булевые переменные признаков прохождения алгоритмом программы тех или иных ветвей условных переходов. Отсюда, при программировании ПЛК от программиста требуется определённый навык.

Например, процедуры начальной инициализации системы после сброса или включения питания. Эти процедуры нужно исполнять только однократно. Поэтому вводят булевую переменную (флаг) завершения инициализации, устанавливаемую при завершении инициализации. Программа анализирует этот флаг, и если он установлен, то обходит исполнение кода процедур инициализации.

В общих чертах о CoDeSyS 3.5

Среда разработки является продуктом 3S-Smart Software. CoDeSyS-это аппаратно-независимая система для программирования ПЛК. Она поддерживает все языки стандарта МЭК. Сочетает в себе объектно-ориентированное программирование(то есть с помощью визуальных функциональных блоков). Возможна работа с несколькими устройствами и приложениями.

1. Добавилось очень много полезных функций (в основном, касающиеся визуализации);
2. Рабочее окно среды разработки стало гораздо удобнее;
3. Существуют готовые библиотеки модулей ввода-вывода;
4. Возможность Веб-визуализации;
5. Ну и конечно самый главный козырь, это сама визуализация;

Мне, честно говоря, нравится работать в двух версиях, и в CoDeSyS 2.3, и в 3.5. Каждая по-своему удобна. Единственный недостаток новой среды заключается в том, что она в постоянной разработке, то есть всё время обновляется. И периодически при компиляции возникает куча ошибок, с которыми иногда невозможно разобраться.

Какое оборудование поддерживает CoDeSyS 3.5? Из отечественных контроллеров я знаю СПК сотой и двухсотой серии, ПЛК 323 и ПЛК304. Из «Буржуйских» мне известно о WAGO и Berghof.

На самом деле, работать в этой среде разработки сложно. Очень много нюансов. Каждый новый проект у меня начинается с самого начала.

Для изучения требуется перелопатить кучу инструкций и помучить ребят из тех. поддержки компании ОВЕН. В следующих своих статьях я ознакомлю вас со многими фишками, если будет кому интересно.

Среда программирования

Основой комплекса CODESYS является среда разработки прикладных программ для программируемых логических контроллеров (ПЛК). Она распространяется бесплатно и может быть без ограничений установлена на нескольких рабочих местах.

В CODESYS для программирования доступны все пять определяемых стандартом IEC 61131-3 (МЭК 61131-3) языков:

• IL (Instruction List) — ассемблер-подобный язык
• ST (Structured Text) — Pascal-подобный язык
• LD (Ladder Diagram) — язык релейных схем
• FBD (Function Block Diagram) — язык функциональных блоков
• SFC (Sequential Function Chart) — язык диаграмм состояний

В дополнение к FBD поддержан язык программирования CFC (Continuous Function Chart) с произвольным размещением блоков и расстановкой порядка их выполнения.

В CODESYS реализован ряд других расширений спецификации стандарта IEC 61131-3. Самым существенным из них является поддержка Объектно-ориентированного программирования (ООП).

Встроенные компиляторы CODESYS генерируют машинный код (двоичный код), который загружается в контроллер. Поддерживаются основные 16- и 32-разрядные процессоры: Infineon C166, TriCore, 80×86, ARM (архитектура), PowerPC, SH, MIPS (архитектура), Analog Devices Blackfin, TI C2000/28x и другие.

При подключении к контроллеру среда программирования переходит в режим отладки. В нем доступен мониторинг/изменение/фиксация значений переменных, точки останова, контроль потока выполнения, горячее обновление кода, графическая трассировка в реальном времени и другие отладочные инструменты.

CODESYS версии V3 построен на базе так называемой платформы автоматизации: CODESYS Automation Platform. Она позволяет изготовителям оборудования развивать комплекс путём подключения собственных плагинов.

Расширенная профессиональная версия среды разработки носит название CODESYS Professional Developer Edition. Она включает поддержу UML-диаграмм классов и состояний, подключение системы контроля версий Subversion, статический анализатор и профилировщик кода. Распространяется по лицензии.

Инструмент CODESYS Application Composer позволяет перейти от программирования практических приложений к их быстрому составлению. Пользователь составляет собственную базу объектов, соответствующих определенным приборам, механическим узлам машины и т. п. Каждый объект включает программную реализацию и визуальное представление. Законченное приложение составляется из необходимых объектов, конфигурируется и автоматически генерируется программа на языках МЭК 61131-3.

CODESYS Automation Server  — это облачная платформа автоматизации для контроллеров с CODESYS. Обеспечивает: удаленный мониторинг данных ПЛК, контроль исправности ПЛК, обновление ПО ПЛК по расписанию, резервное копирование проектов и параметров, контроль версий, удаленное формирование нарядов для обслуживания на местах.

С 20 марта до конца 2020 года платформа удаленной работы CODESYS Automation Server доступна бесплатно для всех пользователей.

Литература

• Э. Парр. Программируемые контроллеры: руководство для инженера. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. — 516 с. ISBN 978-5-94774-340-1
• Петров И. В. Программируемые контроллеры. Стандартные языки и приемы прикладного проектирования / Под ред. проф. В. П. Дьяконова. — М.: СОЛОН-Пресс, 2004. — 256 c. ISBN 5-98003-079-4
• Денисенко В. В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. — М: Горячая Линия-Телеком, 2009. — 608 с. ISBN 978-5-9912-0060-8
• Минаев И. Г. Программируемые логические контроллеры. Практическое руководство для начинающего инженера. /И. Г. Минаев, В. В. Самойленко — Ставрополь: АГРУС, 2009. — 100 с. ISBN 978-5-9596-0609-1
• Минаев И. Г. Программируемые логические контроллеры в автоматизированных системах управления / И. Г. Минаев, В. М. Шарапов, В. В. Самойленко, Д. Г. Ушкур. 2-е изд., перераб. и доп. — Ставрополь: АГРУС, 2010. — 128 с. ISBN 978-5-9596-0670-1
• О. А. Андрюшенко, В. А. Водичев. Электронные программируемые реле серий EASY и MFD-Titan. — 2-е изд., испр. — Одесса: Одесский национальный политехнический университет, 2006. — С. 223.
• Минаев И.Г. Свободно программируемые устройства в автоматизированных системах управления / И.Г. Минаев, В.В. Самойленко, Д.Г. Ушкур, И.В. Федоренко — Ставрополь: АГРУС. 2016. — 168 с. ISBN 978-5-9596-1222-1

Промышленные языки для программирования ПЛК

Язык релейных диаграмм (LD, LAD, Ladder)

Язык позволяет вести разработку в графическом режиме, т.е. формировать программу из визуальных блоков, а не писать ее в виде текста. Недостаток: большие и сложные алгоритмы, выраженные в графическом виде посредством LAD, становятся еще менее понятными, чем текст.

Functional Block Diagram FBD

Язык FBD также изображает проектируемую прошивку не в виде текста, а в виде схемы, напоминающую принципиальную электрическую схему. Диаграмма FBD состоит из соединенных линиями блоков (functional flocks, FBs). Связи символизируют собой переменные, через которые передается информация между блоками. Блоки символизируют арифметические и логические операции. Входные и выходные линии могут быть при этом связаны с физическими входами/выходами контроллера.

Рисунок 1. Пример Functional Block Diagram. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Sequential Function Chart

Язык SFC (используется обычно в связке с языками ST и IL) — еще одно средство визуализации, описывающее программу в виде последовательности шагов и переходов. В SFC используется принцип конечного автомата. На этом языке удобно описывать параллельно выполняемые последовательности технологических шагов с возможностью ветвления и слияния.

Рисунок 2. Пример Sequential Function Chart. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Structured Text

Язык ST обладает синтаксисом, напоминающим универсальные языки программирования Pascal и Basic. С его помощью легко реализуются математические и логические операции, переходы, циклы. Имеется возможность задействования библиотечных и пользовательских функций. Язык легок в освоении, хотя и уступает по наглядности языкам с графическим выражением алгоритмов.

Instruction List

Язык IL по синтаксису напоминает ассемблер, хотя и не слишком сложен, благодаря небольшому количеству команд процессора в контроллерах (сравнительно с компьютерными). Его достоинством является высокое быстродействие написанных на нем программ, недостатком — относительная сложность, отпугивающая персонал, имеющий отношение к составлению программ для контроллеров (например, технологов), но не являющихся специалистами в области программирования.

Continuous Flow Chart

Язык CFC — еще один язык визуального программирования, который можно считать расширением языка FBD. Разработка представляет собой по большей части выбор из готовых решений, оформленных в виде функциональных блоков, рассчитанных на использование технологическими объектами: моторами, насосами, осветительными приборами. Такие блоки умеют обрабатывать исключительные ситуации (перегрев, короткое замыкание, затопление и т. п.) и сигнализировать о них.

Рисунок 3. Пример Continuous Flow Chart. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

История

Первые логические контроллеры появились в виде шкафов с набором соединённых между собой реле и контактов. Эта схема не могла быть изменена после этапа проектирования и поэтому получила название — жёсткая логика. Первым в мире, программируемым логическим контроллером, в 1968 году стал Modicon 084 (1968) (от англ. modular digital controller), имевший 4 кБ памяти.

Термин PLC ввел Odo Josef Struger (Allen-Bradley) в 1971 году. Он также сыграл ключевую роль в унификации языков программирования ПЛК и принятии стандарта IEC61131-3. Вместе с Richard Morley (Modicon) их называют ‘отцами ПЛК’. Параллельно с термином ПЛК в 1970-е годы широко использовался термин микропроцессорный командоаппарат.

В первых ПЛК, пришедших на замену релейным логическим контроллерам, логика работы программировалась схемой соединений LD. Устройство имело тот же принцип работы, но реле и контакты (кроме входных и выходных) были виртуальными, то есть существовали в виде программы, выполняемой микроконтроллером ПЛК. Современные ПЛК являются свободно программируемыми.

Языки программирования ПЛК

Управляющие программы для контроллеров разрабатывают при языков, которые созданы не для программистов в современном понимании, а для инженеров по АСУ ТП.

Самым простым и популярным инструментом считается набор готовых модулей и конфигуратор, позволяющий собрать модули в управляющую цепь. Еще совсем недавно у каждого производителя ПЛК был свой язык. Но к середине 90-х ситуация изменилась. Языки стандартизировали.

Стандарт IEC 1131.3 определяет пять языков:

• Язык лестничных диаграмм LD – это традиционный язык на базе релейных блокировок, где алгоритмы изображаются в виде схем;
• FBD – представляет собой конфигуратор и типовые подпрограммы;
• SFC — язык последовательных схем. Инструмент, близкий к традиционному программированию и на нем реализуют алгоритмы с последовательным управлением;
• ST – язык структурированного типа. Это язык, напоминающий Pascal с поддержкой структурного программирования;
• IL – язык инструкций. Это низкоуровневый инструмент вроде Ассемблера, но он не ориентирован на микропроцессорную архитектуру. Он преимущественно применяется для создания быстрых программ.

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.

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

С наилучшими пожеланиями, Гридин Семён.

ОВЕН ПЛК63/73

А что там с Modbus?

SlaveтутРежим Мастер

• среда программирования;
• легко создать меню с уставками и настройками (Segnetics отдыхает)
• часы и память всегда «с собой»;
• возможность работать с нестандартными протоколами по COM порту;
• больше входов и выходов у ПЛК (в сравнении с Pixel);
• «из коробки» в меню ПЛК можно изменить типы датчиков, посмотреть их показания
• питание от 220В (наверно плюс, хотя придется предусматривать защиту по питанию в виде предохранителей и автоматов — уже был опыт с срабатыванием внутренней защиты по питанию).

• все модификации с питанием только от 220В;
• кнопки ПЛК73;
• модуль расширения только один;
• текстовый дисплей у ПЛК63 большой, но бестолковый — 2 x 16 символов;
• вход в меню с уставками одной кнопкой «Ввод». Мне лично не нравится, т.к. усложняет создание дополнительных меню;
• неудобно переносить меню из одной модели ПЛК в другую (тиражировать однотипные настройки). Приходится создавать заново. Раздражает.

Цены

• ПЛК63-РРРУУУ-L (8DI; 8AI; 3 реле; 3 AO 0-10В) — цена 14 514 р
• ПЛК73-ККККУУУУ-L (8DI; 8AI; 4 транзистора, 4 AO 0-10В) — цена 14 986 р
• МР1-Р (8 реле) — цена 3 953 р.

Segnetics SMH2g и Pixel

А что там с Modbus?

• мало времени для создания типовых программ для вентиляции;
• приятный дизайн оборудования;
• до 8 модулей расширения;
• можно всегда получить Ethernet.

• слабый «язык» программирования;
• отсутствие гальванической изоляции аналоговых входов и выходов (у Pixel);
• «из коробки» нет возможности менять тип аналоговых датчиков;
• нет возможности работать с нестандартными протоколами по COM порту (что-то может получится через linux у SMH2gi, но сама среда программирования такой возможности не даст);
• «плюющиеся» клеммы у Pixel. Наконечник типа НШВИ 1,5-8 частенько будет выталкиваться из клемм при закручивании. Рекомендую длиннее — НШВИ 1,5-12. Иначе рискуете много материться при монтаже.

Цены

• Pixel-2511-02-0 — цена 11 054 р
• Pixel-MR602-00-0 Модуль расширения 6вых. (реле 5А), 2 аналог. вых. (0…10В) — цена 7 206 р
• Pixel-MR120-00-0 Модуль расширения 12вх. (NPN/PNP) — цена 5 190 р
• SMH 2G-4222-01-2 — цена 12 614 р
• SMH 2Gi-0020-31-2 — цена 17 064 р
• MC-0401-01-0 Модуль расширения для SMH 2G/SMH 2Gi; 9вх. (NPN/PNP)/10вых. (5 реле 5А, 5 оптореле 400 мА), 8 аналог. вх. (6 универс., 2 напряжение/ток 0…10В/4…20мА, 24 бит)/4 аналог. вых. (0…10В) — цена 10 582 р

Schneider Electric M171/172

А что там с Modbus?

ModbusВот вам еще 1,5 ложки дегтя:

• 1 ложка – Master режим ВООБЩЕ не работает.
  Сколько наш программист не бился, так и не смог запустить. Вместо этого на выходе RS485 мы получали только первый байт посылки. Т.е. адрес опрашиваемого устройства. Так на одном объекте нам пришлось дополнять щит – вставлять Овна ПЛК100, чтоб 100тый выполнял роль Master’a (картинка ниже);
• 0.5 ложки – Slave режим на объекте у нас падал в течении 12ти часов работы. Это касалось Modbus TCP. Лечится только сбросом питания. А вот тут уже не знаем чего делать – попробуем перенести опрос на COM порт.

UPDПлюсы

• большая линейка оборудования, модулей расширения;
• много интерфейсов;
• есть модификации ПЛК с большим количеством I/O;
• графический дисплей (старшие модели);
• есть выносная и настенная панель;
• неплохой внешний вид;
• несколько языков программирования.

Минусы

• сырой продукт (во всяком случае, М172). Касается как ПО, так и самих ПЛК;
• недружелюбная среда разработки;
• нет нормальной документации по работе в среде программирования;
• никакой тех поддержки. Дистрибьютор еще чего-то пытался помочь – но и он не особо выручил;
• долгая поставка оборудования. В случае, когда надо все «вчера» – эти ПЛК не ваш выбор.

Цены

• TM172PDG42R ПЛК М172, дисплей, 42 I/O, Eth — цена 26 991 р
• TM172ASCTB42 Терминальный блок с винтами на 42 вх/вых — цена 1 159 р
• TM172PDG28R ПЛК М172, дисплей, 28 I/O, Eth — цена 19 283 р
• TM172ASCTB28 Терминальный блок с винтами на 28 вх/вых — цена 989 р

Удаленное управление и мониторинг

Контроллеры имеют гибкие возможности для коммуникации с другим оборудованием. Эти возможности позволяют удаленно управлять устройствами, а также интегрировать ПЛК в системы автоматизированного управления и сбора данных.

Операторская панель или HIM – это устройство для визуализации. Она может быть встроенной или подключаться кабелем. Существует масса различных типов таких решений – от простых цифровых с кнопками до серьезных сенсорных с функцией оперативного мониторинга и коррекции параметров.

SCADA – это аббревиатура означает систему диспетчеризации и сбора данных. Это программные пакеты, которые позволяют разрабатывать приложения в режиме реального времени. Также пакет имеет инструменты сбора и обработки данных, архивирования и отображения или управления.

Веб-интерфейс позволяет получать доступ к ПЛК по локальным или глобальным сетям. В зависимости функциональности контроллер может не иметь операторской панели, но есть порт для подключения ПЛК к Ethernet. Тогда устройство можно настраивать удаленно по веб-интерфейсу или с ноутбука.

Более продвинутое решение реализовано в семействе ПЛК Siemens – встроенный веб-сервер. Он позволяет выполнять мониторинг, а также управлять системой. Сегодня в ПЛК реализованы функции подключения к облакам для осуществления удаленного контроля.

Языки программирования ПЛК

Для программирования ПЛК используются стандартизированные языки МЭК (IEC) стандарта IEC61131-3

Языки программирования (графические)

• LD (Ladder Diagram) — Язык релейных схем — самый распространённый язык для PLC
• FBD (Function Block Diagram) — Язык функциональных блоков — 2-й по распространённости язык для PLC
• SFC (Sequential Function Chart) — Язык диаграмм состояний — используется для программирования автоматов
• CFC (Continuous Function Chart) — Не сертифицирован IEC61131-3, дальнейшее развитие FBD

Языки программирования (текстовые)

• IL (Instruction List) — Ассемблеро-подобный язык
• ST (Structured Text) — Паскале-подобный язык
• C-YART — Си-подобный язык (YART Studio)

Структурно в IEC61131-3 среда исполнения представляет собой набор ресурсов (в большинстве случаев это и есть ПЛК, хотя некоторые мощные компьютеры под управлением многозадачных ОС представляют возможность запустить несколько программ типа softPLC и имитировать на одном ЦП несколько ресурсов). Ресурс предоставляет возможность исполнять задачи. Задачи представляют собой набор программ. Задачи могут вызываться циклически, по событию, с максимальной частотой.

Программа — это один из типов программных модулей POU. Модули (POU) могут быть типа программа, функциональный блок и функция.
В некоторых случаях для программирования ПЛК используются нестандартные языки, например:
Блок-схемы алгоритмов
С-ориентированная среда разработки программ для ПЛК.
HiGraph 7 — язык управления на основе графа состояний системы.

Инструменты программирования ПЛК на языках МЭК 61131-3 могут быть специализированными для отдельного семейства ПЛК или универсальными, работающими с несколькими (но далеко не всеми) типами контроллеров:

• CoDeSys
• ISaGRAF
• ИСР «КРУГОЛ»
• Beremiz
• KLogic

Устройство ПЛК

Часто ПЛК состоит из следующих частей:

• центральная микросхема (микроконтроллер, или микросхема FPGA), с необходимой обвязкой;
• подсистема часов реального времени;
• энергонезависимую память;
• интерфейсы последовательного ввода-вывода (RS-485, RS-232, Ethernet)
• схемы защиты и преобразования напряжений на входах и выходах ПЛК.

Обычно вход или выход ПЛК нельзя сразу же подключить к соответствующему выходу центральной микросхемы. Эти выходы характеризуются низкими уровнями напряжений, обычно от 3,3 до 5 вольт. Входы и выходы ПЛК обычно должны работать с напряжениями 24 В постоянного либо 220 В переменного тока. Поэтому между выходом ПЛК и выходом микросхемы необходимо предусматривать усилительные и защитные элементы.

История

Первые логические контроллеры появились в виде шкафов с набором соединённых между собой реле и контактов. Эта схема не могла быть изменена после этапа проектирования и поэтому получила название — жёсткая логика. Первым в мире, программируемым логическим контроллером, в 1968 году стал Modicon 084 (1968) (от англ. modular digital controller), имевший 4 кБ памяти.

Термин PLC ввел Одо Жозеф Стругер (англ.)русск. (Allen-Bradley) в 1971 году. Он также сыграл ключевую роль в унификации языков программирования ПЛК и принятии стандарта IEC61131-3. Вместе с Ричардом Морли (англ.)русск. (Modicon) их называют ‘отцами ПЛК’. Параллельно с термином ПЛК в 1970-е годы широко использовался термин микропроцессорный командоаппарат.

В первых ПЛК, пришедших на замену релейным логическим контроллерам, логика работы программировалась схемой соединений LD. Устройство имело тот же принцип работы, но реле и контакты (кроме входных и выходных) были виртуальными, то есть существовали в виде программы, выполняемой микроконтроллером ПЛК. Современные ПЛК являются свободно программируемыми.

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.