Print

Vizuální programování pro automatizaci

-- 06.09.10

Většina programátorů pracujících pro IT ve výrobě se setkala s vizuálním programováním (a tím nemyslíme liniová schémata). Přečtěte si o jeho základech.

Grafické programovací metody se v oblasti výroby, automatizace a přístrojové techniky využívají již dlouhou dobu. Programové nástroje, od prostředí LabView společnosti National Instruments přes Simulink společnosti MathWorks až po mnoho specializovaných nástrojů pro programování PLC a DCS, se výrazně liší od textových jazyků, jako je Cobol nebo C. Ale grafické programování (označované také jako „vizuální programování“) má výrazné výhody a je poměrně obvyklé pro tvorbu systémů pro automatizaci a IT ve výrobě. Vizuální programování využívá grafickou paletu, pomocí níž programátor vytváří, uspořádává  a propojuje obrázky představující různé programátorské koncepty.

Po dokončení vizuálního znázornění lze takto vytvořený diagram převést nebo zkompilovat do standardního spustitelného programu, nebo jej lze přímo spustit. Christian Fritz, produktový manažer společnosti National Instruments pro pohonovou techniku a mechatroniku, říká: „Grafické nástroje jsou ideální pro popis a programování složitých automatizačních systémů. Moderní systémy zahrnující vše, od úrovně strojů až po vrstvu výrobní linky nebo systému pro operativní řízení výroby (MES), pracují s kombinacemi paralelních, sekvenčních a iteračních úloh. Pro vývoj aplikací by proto bylo velmi obtížné využívat textové sekvenční programování.“

Dennis Brandl, prezident společnosti BR&L Consulting, míní, že vizuální programování je formalizací úkonů, které provádíme v rámci pracovních a procesních toků. Provádíme to tak již dlouho (v prostředí IT pro výrobu) a další odvětví se začínají připojovat. V dokumentu o vizuálním programování v internetovém informačním zdroji Labautopedia se nechává slyšet Mark F. Russo, který tvrdí: „Mnoho neprogramátorů může potvrdit překvapivou míru frustrace související se snahou o správný zápis mysteriózních syntaktických detailů často vyžadovaných textovým programovacím jazykem. Problém prezentace funkčnosti složitého systému tak, aby ho byl schopen použít i neprogramátor, je předmětem neustálého intenzivního výzkumu.“

Znázornění tří toků


„Existuje více druhů vizuálních programovacích nástrojů a liší se i koncepce, na nichž jsou založeny,“ konstatuje Mark Russo. Potenciální „toky“ znázorňované vizuálním programovacím jazykem nebo nástrojovou sadou dělí do tří kategorií: tok dat, tok materiálu a tok řízení. Textové jazyky jsou zaměřeny na manipulaci s programovými daty, přičemž samotný tok dat zůstává očím skrytý. „Naproti tomu v programovacím modelu datového toku je tok dat primárním hlediskem, podle něhož jsou kompilovány jeho programy. Probíhající operace jsou vedlejším efektem toku dat programem,“ vysvětluje Russo.

Christian Fritz ze společnosti NI se domnívá, že NI LabView je grafickým nástrojem pro navrhování systémů na bázi datového toku, který nabízí vysokou míru abstrakce a rozsáhlou knihovnu funkcí pro vstupy a výstupy (I/O), analýzu, protokolování dat a ovládání pro aplikace řízení strojů a monitorování. Tok materiálu se soustředí na suroviny a nově produkované materiály v rámci procesu. Tok materiálu není důležitý pro obecné vizuální programovací nástroje, ale může být velmi významný u nástrojů určených pro laboratoře nebo zpracovatelský průmysl.

Russo vzkazuje, že vizuální nástroje typu toku řízení jsou mnohem více srovnatelné se standardním příkazovým programováním než s nástroji orientovanými na tok dat nebo materiálu. Nejobvyklejším nástrojem v této skupině je vývojový diagram. „Dalšími metodami vizuálního znázornění řízení toku jsou stavové diagramy a aktivitní diagramy, které jsou součástí většího souboru diagramů tvořících standard UML (Unified Modeling Language – jednotný modelovací jazyk),“ dodává. Brandl dále uvádí, že další možností vizuálního programování je Petriho síť, vizuální modelovací metoda, která je grafickou a matematickou formalizací pracovních toků a procesů.

Petriho sítě se již dlouhá léta využívají pro modelování a simulaci chování rozmanitých složitých systémů, zejména těch, které zobrazují souběžně probíhající činnosti a jsou základem určitých nástrojů. Petriho sítě se široce využívají při automatizované výrobě a pro vývoj systémů pro operativní řízení výroby. Připomíná, že Simatic IT, programový systém společnosti Siemens pro správu výrobních operací, vychází z koncepce Petriho sítě. Další třídou vizualizačního programového vybavení jsou nástroje pro modelování a simulaci na vyšší úrovni. Tony Lennon, manažer pro průmyslovou automatizaci a strojní průmysl společnosti MathWorks, říká, že ačkoli Simulink dokáže přehledně znázornit model vašeho závodu a logiku řídicích prvků v jedné grafické platformě a k tomu provádět další úkoly, činí tak bez využití Petriho sítí.

„Simulink zajišťuje nejen simulaci či prvotníověření a validaci, ale také automatickégenerování programového kódu se zaměřením na strukturovaný text jazyků C, HDL a IEC- 61131,“ vysvětluje Lennon. „Petriho sítě vám nabízejí velmi abstraktní a zobecněný způsob znázornění souběžně probíhajících činností a procesního toku. Jsou však příliš abstraktní na to, aby znázorňovaly dynamické systémy a nadřízenou logiku.“ Lennon používá tento příměr: „Představte si, že byste museli stavět celý svět po atomech, bez molekul a dalších vyšších celků.

Naproti tomu Simulink poskytuje grafickou platformu pro dynamickou simulaci systému a nejrůznější bloky na vyšší úrovni, subsystémy, a dokonce domény, jako je Stateflow. Stateflow podporuje využití konečných hierarchických stavových automatů („finite state machines“), pravdivostních tabulek a vývojových diagramů. Sémantika v prostředí Stateflow má deterministickou povahu a umožňuje vývojáři provádějícímu modelování definovat logické algoritmy přehledným a konzistentním způsobem.“ „Simulink a Stateflow jsou programová řešení na bázi toku řízení (nebo toku signálu),“ definuje Lennon. „Stateflow nabízí podporu stavového stroje jako UML, ale prostřednictvím platformy Simulink navíc integruje pravdivostní tabulky, vývojové diagramy a spojité systémy.

Sémantika prostředí Stateflow je deterministická, protože uživatel definuje pořadí zpracování stavů systému,“ uzavírá. Bridget Fitzpatricková, vedoucí oddělení HMI společnosti Mustang Engineering, podotýká, že rozhraní podobná symbolice Petriho sítě jsou stále běžnější. „Při správné implementaci mohou vnést jasno do aktuálního stavu pracovního toku procesu. V případě nepřehledné realizace mohou být překážkou pro přijetí této koncepce,“ tvrdí. „Některé čistě sekvenční toky byly realizovány v diagramovém formátu GANTT, který je podobný stylu aplikace Microsoft Project nebo kalendářům v aplikaci Microsoft Outlook.

Při správném provedení mohou být užitečné a intuitivní. Při nesprávném provedení však hrozí nerozluštitelná komplikovanost.“ William „Bill“ Gilbert, manažer pro rozvoj obchodu společnosti Siemens Industry, je hlavní kontaktní osoba pro vývoj aplikací pro konverzi ve strojírenství u společnosti Siemens. Říká, že při programování a monitorování aplikace, která je procesem, dává přednost grafickým jazykům. „Hlavními přínosy je jedinečná schopnost grafickyprezentovat procesní tok a poskytovat dokumentaci programu na základě programu technických prací,“ dodává.

Všechny jazyky mají své místo, upozorňuje Gilbert, a použití určitého jazyka musí odpovídat aplikaci: „Pokud jde o liniová schémata, žádný jazyk nedokáže lépe pojmout diskrétní logiku ve formě vstupů a nastavených výstupních bitů. Sekvenční funkční diagramy se hodí pro programování stroje, který se řídí sekvencí nebo ji vykonává. Grafické programovací jazyky jsou nejvhodnější pro programování procesně orientované aplikace. Řídicí prvky pokrývající širokou řadu aplikací budou nabízet několik jazyků.“

ce


Renee Robbinsová, Control Engineering

Autor: Renee Robbinsová, Control Engineering


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Automatizace a modernizace pivovarů 2019
2019-01-24 - 2019-01-24
Místo: Hotel Luční bouda, Pec pod Sněžkou
DIAGO 2019
2019-01-29 - 2019-01-30
Místo: Orea Resort Devět Skal ***, Sněžné - Milovy
Roboty 2019
2019-01-30 - 2019-02-01
Místo: Brno, hotel Avanti
Úspory v průmyslu
2019-03-05 - 2019-03-05
Místo: Hotel STEP ****, Praha
AMPER 2019
2019-03-19 - 2019-03-22
Místo: Výstaviště Brno

Katalog

BALLUFF CZ s.r.o.
BALLUFF CZ s.r.o.
Pelušková 1400
19800 Praha
tel. 724697790

COGNEX
COGNEX
Emmy-Noether-Str. 11
76131 Karlsruhe
tel. 720 981 181

B+R automatizace, spol. s r.o.
B+R automatizace, spol. s r.o.
Stránského 39
616 00 Brno
tel. +420 541 4203 -11

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

Mitsubishi Electric Europe B.V.
Mitsubishi Electric Europe B.V.
Pekařská 621/7
155 00 Praha 5
tel. +420 251 551 470

všechny firmy
Reklama


Tematické newslettery




Anketa


Na internetu
V tištěných médiích
Na veletrzích a výstavách
Jinde

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   
Copyright © 2007-2018 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI