WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

упрощение общего программного обеспечения, уменьшение ошибок системного программирования, возможность отладки управляющих программ электроавтоматики в рамках самой системы ЧПУ, гибкость конфигурирования электроавтоматики, возможность использования различных коммерческих библиотек.

На сегодняшний день можно выделить 5 архитектурных решений для систем ЧПУ, и лишь в двух из них применяется классический ПЛК – это системы типа CNC и PCNC -1. Для того, чтобы выявить преимущества, которые дает Soft PLC, реализованная в рамках системы ЧПУ, проанализированы два способа решения логической задачи, существующих на данный момент: решение на основе классического ПЛК и решения на основе программно реализованного контроллера.

Реализация логической задачи ЧПУ на основе ПЛК.

Рассмотрены системы ЧПУ типа CNC, для выявления особенностей применения ПЛК в рамках системы ЧПУ. В системах данного вида для реализации логической задачи управления применяется внешне реализованный классический ПЛК, который подробно рассмотрен в первой главе данной работы.

По приведенной ниже схеме (см. Рис. 2) можно выделить следующие особенности применения классического ПЛК в системах ЧПУ:

проектирование, построение архитектуры и реализация логической задачи ЧПУ жестко заданы и зависят от номенклатуры существующих на рынке ПЛК;

программирование классического внешне реализованного контроллера часто осуществляется вне системы ЧПУ;

в рамках такого построения систем ЧПУ возникают дополнительные накладные расходы при передаче данных от ПЛК к системе и обратно;

классический ПЛК является дополнительным оборудованием в рамках системы ЧПУ, поэтому требует отдельной технической поддержки и сопровождения.

Рис. 2. Архитектура системы ЧПУ класса CNC Реализация логической задачи ЧПУ на основе Soft PLC.

Рассмотрены системы типа PCNC, для выявления особенностей применения Soft PLC в рамках системы ЧПУ. Особенности (см. Рис. 3):

нет необходимости в дополнительном оборудовании, так как для вычисления используются ресурсы системы ЧПУ, а значит, уменьшается себестоимость системы в целом;

программно реализованный логический контроллер является программно-математическим обеспечением в рамках системы ЧПУ, а значит, имеет возможность тесного взаимодействия, как с задачами ЧПУ, так и с модулями системы. Соответственно, обмен информаций и получение данных осуществляется без дополнительных накладных расходов;

так как Soft PLC является программной реализацией, то есть возможность быстрой модернизации системы без длительной остановки и наладки оборудования, за счет установки обновлений;

при программной реализации возникает возможность диагностики, установки обновлений и устранения ошибочных ситуаций посредством удаленной работы через Internet.

Рис. 3. Архитектура системы ЧПУ класса PCNС-Общее представление об архитектуре Soft PLC Программно реализованный логический контроллер, работающий по принципу Soft PLC, представляет собой программно-математическое обеспечение системы ЧПУ, работающее в среде операционной системы реального времени, например, Windows NT с расширением реального времени RTX (Real Time Extension) фирмы VentureCom. Soft PLC реализован по принципу клиент-серверного приложения на основе компонентного подхода.

На современном этапе развития информационных технологий компонентная архитектура при создании информационных систем выглядит наиболее привлекательной и перспективной, поскольку позволяет оперативно вносить изменения в существующую информационную систему, не нарушая ее работоспособности. При этом новые приложения могут работать с новыми модулями, а старые - с прежними модулями, которые остаются в системе. Снимается проблема "унаследованных" систем - нет необходимости их замены для изменения или расширения функциональности, а значит уменьшаются затраты на сопровождение и модернизацию информационной системы.

Компонентная архитектура программно реализованного логического контроллера, позволит не только постепенно развивать данный программный продукт, но и впоследствии легко производить его модернизацию вплоть до полной замены составляющих.

В третьей главе рассматриваются принципы построения архитектуры клиентского и серверного приложений программно реализованного логического контроллера.

Моделирование клиентского приложения Soft PLC.

Клиентское приложение программно реализованного логического контроллера имеет компонентную архитектуру (Рис. 4) и применяется для:

проектирования, разработки (программирования), отладки, тестирования и сопровождения программных продуктов, созданных для реализации алгоритмов работы Soft PLC входящей в состав систем ЧПУ;

для наладки, проверки и наблюдения за системами мониторинга и контроля;

конфигурирования пользовательского интерфейса, клиентского и серверного приложений;

для визуализации работы Soft PLC как целевой, так и WEBвизуализации.

Для реализации вышеперечисленных функций архитектура клиентского приложения программно реализованного логического контроллера состоит из следующих компонент:

Среда программирования отвечает за реализацию и сопровождение программ реализующих алгоритмы работы Soft PLC;

Средства мониторинга и контроля встроены в среду программирования, так же их можно реализовать с помощью пользовательских приложений использующих открытые интерфейсы программирования;

Рис. 4. Компонентная архитектура клиентского приложения Soft PLC.

Менеджер конфигурации полностью отвечает за функционал точной настройки всех компонент системы как на клиентском приложении программно реализованного логического контроллера, так и на серверной его части. Настройку можно осуществлять как с помощью средств клиентского приложения Soft PLC, так и удалённо, с помощью Internet и сети Ethernet;

Компонента визуализации отвечает за все виды визуального сопровождения работы Soft PLC.

Моделирование архитектуры серверного приложения Soft PLC.

Как и в случае клиентского приложения, программно реализованного логического контроллера, серверное приложение имеет компонентную архитектуру и применяется для выполнения функций (см. Рис. 5):

интерпретации TIC – кода, полученного на основе одного из языков программирования электроавтоматики в клиентском приложении программно реализованного логического контроллера;

чтения входных данных, необходимых для выполнения алгоритма работы Soft PLC. Т.к. параллельно могут исполняться несколько циклов реализующих различные задачи по управлению электроавтоматикой, то чтение осуществляется как со входов Soft PLC, так и из других параллельно выполняемых циклов работы;

выполнения алгоритма работы электроавтоматики, заданного программно в клиентском приложении программно реализованного логического контроллера;

записи выходных данных, полученных в процессе работы Soft PLC.Запись осуществляется как на выходы Soft PLC, так и на входы параллельно выполняемых циклов работы;

ведения архива, в котором фиксируется история работы исполнительной части Soft PLC;

Для реализации вышеперечисленных функций архитектура серверного приложения программно реализованного логического контроллера состоит из следующих компонент:

Интерпретатор. Это программная компонента, которая допускает в качестве входа исходную программу, записанную на языке, называемом исходным языком, и производит вычисления, предписываемые этой программой. Соответственно в Soft PLC исходным языком выступает сгенерированный TIC – код.

Компонента, реализующая исполнительную часть Soft PLC. Так же как и в обычных PLC – программно реализованный логический контроллер использует модель детерминированного цикла сканирования (scan cycle, скан-цикл). Периодически выполняется «жестко» заданная последовательность исполнения (опрос входных каналов, просчет управляющей логики и передача данных в выходные каналы).

Рис. 5. Компонентная архитектура серверного приложения Soft PLC.

Менеджер ввода/вывода. Данная компонента координирует сбор и обработку данных со всех устройств ввода/вывода, осуществляет управление драйверами устройств.

Менеджер конфигураций. Отвечает за функционал точной настройки компонент системы на серверной части программно реализованного логического контроллера. Менеджер конфигураций может получать данные от аналогичной компоненты клиентского приложения и перестраивать работу серверного приложения или же возможно осуществлять настройку с помощью средств Internet и сети Ethernet, т.е. удаленно.

База данных реального времени. Получает, обрабатывает и хранит данные о работе Soft PLC.

Исполнительная часть Soft PLC Так же как и в обычных PLC – исполнительная часть Soft PLC использует модель детерминированного цикла сканирования (scan cycle):

периодически выполняется «жестко» заданная последовательность действий (опрос входных каналов, просчет управляющей логики и передача данных в выходные каналы).

Как уже было сказано, Soft PLC работает в среде операционной системы Windows с расширением реального времени. И благодаря возможностям высокопроизводительной многозадачной ОС РВ, а также мощности современных аппаратных средств, обеспечивается минимальная длительность цикла работы исполнительной части Soft PLC в пределах мс. Если позволяют ресурсы аппаратной платформы (CPU, DRAM, I/O device,...), то могут одновременно исполняться несколько независимых циклов работы. В Soft PLC типичный цикл сканирования расширен функциями опроса и посылки переменных другим циклам работы. Это позволяет легко использовать совместную информацию в реальном времени.

При реализации исполнительной части Soft PLC необходимо использовать механизм псевдо многопоточности. Процессорное время должно выделяется потокам отдельными конечными интервалами времени с помощью внутренних механизмов Soft PLC. В каждый момент времени должен выполняться только один поток. Потоки должны быть разделены на группы по приоритетам. Данное разделение потоков на несколько групп в программно реализованном логическом контроллере необходимо для того, что бы задачи, требующие малого времени реакции на внешнее воздействие обрабатывались с более высоким приоритетом, чем все остальные.

Высокоприоритетные потоки будут иметь более высокую частоту выделения рабочих интервалов времени. Необходимо так же программно реализовать таймеры, которые будут синхронизировать частоту выделения рабочих интервалов времени. Т.к. реализация исполнительной части Soft PLC подразумевает много приоритетов, то за каждую из частот синхронизации будет отвечать отдельный таймер, каждый из таймеров работает на своей.

Алгоритм выполнения программы аппаратного ПЛК в циклическом режиме показан на Рис. 6. Содержание отдельных фаз цикла состоит в следующем.

Фаза системного анализа отвечает за: осуществление мониторинга контроллера (проверяет достаточность памяти, следит за сменой режима RUN/STOP, контролирует системные параметры и др.); обработка запросов со стороны портов программирования и расширения. В фазе чтения входных данных происходит обновление внутренней памяти данными со входов контроллера. В фазе вычисления исполняется программа, написанная пользователем. В фазе записи выходных данных обновляется состояние выходов контроллера.

Цикл управления в контроллере SoftPLC (см. Рис. 7) состоит в работе контроллера (процессор управляет системой, читает входы, выполняет программу и обновляет выходы) или остановке контроллера (процессор лишь управляет системой, читает входы и обновляет таблицу образов выходов; физические выходы не обновляются). Время цикла контролируется сторожевым таймером и не должно превышать определенного значения, например, 150 мсек. Иначе возникает ошибка, останавливающая контроллер.

Рис. 6. Цикл работы классического ПЛК.

Существуют две ситуации.

1. Время цикла сканирования меньше или равно настройке сторожевого таймера (150 мсек). Это нормальная ситуация, при которой запускается очередной цикл сканирования.

2. Время сканирования больше настройки сторожевого таймера.

Контроллер останавливается, загорается аварийная лампочка.

Данный процесс циклической работы ПЛК полностью реализован в исполнительной части Soft PLС.

Дополнительные фазы чтения и записи данных в другие циклы работы Soft PLC необходимы в случае, если используются одинаковые переменные в параллельно работающих циклах.

Если были определены межресурсные связи переменных, принимаемые значения связанных переменных обновляются после опроса входных переменных; а выдаваемые другим ресурсам значения переменных посылаются перед обновлением выходных регистров.

Рис. 7. Цикл работы Soft PLC.

Данный цикл работы повторяется периодически, если было установлено время цикла, то процесс ожидает истечения этого времени перед началом очередного цикла. Время выполнения цикла работы может варьироваться в зависимости от активных шагов в SFC программах или выполнения таких инструкций, как Jump, IF и Return и др. На Рис. 8 показана диаграмма работы одного из циклов Soft PLC.

Рис. 8. Run-time цикл работы Soft PLC Продолжительность каждого цикла зависит от: сложности действий;

числа и размера программ; числа активных шагов; числа задействованных переменных; числа производимых переменных; числа потребляемых переменных.

Soft PLC могут обмениваться данными, используя механизм связывания переменных. Связывание является направленной логической связью между переменной ресурса-источника (производителя) и переменной целевого ресурса (потребителя). Переменная не изменяется в ресурсе-потребителе, пока ресурс-производитель не пошлет новое значение.

Механизм работы обмена данными приведен на Рис. 1. Считывание входов контроллера 2. Использование связных переменных 3. Выполнение управляющих алгоритмов 4. Выдача связных переменных 5. Формирование выходов контроллера 6. Сохранение требуемых переменных 7. Период ожидания следующего цикла Производитель Время, T (мкС) Привязка Потребитель Время, T (мкС) Нет обновления, т.к. не поступало новых значений с момента последнего «потребления» Рис. 9. Механизм работы обмена данными.

Из него видно, что имеется два процесса, работающих параллельно, один из которых является, как уже было сказано производителем переменной, а второй потребителем. На данной схеме видно как происходит процесс передачи значений от процесса производителя, к процессу потребителю.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»