Print

Zabudované nástroje pro efektivitu programování řídicích prvků

-- 15.11.17

Výběr správného řídicího prvku a průvodního programovacího softwaru zvyšuje efektivitu programování řídicího prvku.

Programovatelný automat PLC nebo jiný řídicí prvek se většinou vybírá podle dané aplikace. Při výběru byste však měli vzít v úvahu také schopnosti průvodní softwarové platformy pro programování řídicího prvku, neboť ta bude mít velký dopad na rychlost a efektivitu psaní programu.

Je možné spustit vývojářskou platformu, vytvořit nový projekt a začít psát kód liniového schématu zcela od nuly s téměř jakýmkoli softwarovým balíkem pro programování řídicího prvku. Tato metoda však vyžaduje konfigurování v průběhu práce a není tak efektivní jako jiné metody. Nicméně některé platformy programovacího softwaru řídicích prvků mají zabudované nástroje pro vyšší efektivitu. Tyto platformy jsou vytvořeny tak, aby vedly vývojáře po správné cestě a snižovaly pracnost vytváření programu.

Jeden z přístupů kombinuje dvě metody pro efektivnější programování: konfiguraci shora dolů a ovladačovou koncepci (obrázek 1). Konfigurace shora dolů poskytuje programátorovi jasnou cestu tím, že zobrazuje, co je a co není zapotřebí při konfigurování projektu PLC. Vše je založeno na výběru pomocí nabídek. Ovladačová (device-centric) koncepce nechává ovladače vyřizovat obvyklé funkce „za scénou“ a tím programátorovi uvolňuje ruce.

Na příkladech a vysvětleních se podíváme, jak může konfigurace shora dolů a ovladačové programování zvýšit efektivitu procesu tvorby programu.

Konfigurace shora dolů

U některých řídicích prvků je konfigurace zjednodušena použitím metody shora dolů (viz tabulku). Úkony jsou řazeny podle přednosti, přičemž každá položka na seznamu závisí na položce nebo položkách nad ní. Například všechny položky pod konfigurací CPU závisejí na tom, jak je procesor CPU nakonfigurován. Během konfigurování procesoru CPU jsou obvykle k dispozici konfigurační položky, např. sériový port, typ portů, možnosti ethernetového I/O masteru a možnosti pro server, k nimž řadíme explicitní zprávy Modbus/TCP a EtherNet/IP (EtherNet/IP je protokol průmyslového Ethernetu organizace ODVA.) Výběr těchto možností doplňuje potřebné parametry pro některé nebo všechny položky uvedené pod konfigurací procesoru CPU.

Konfigurování řídicího prvku ve správném pořadí přispívá k tomu, že všechny následující položky dostanou vše, co potřebují, což zjednodušuje a automatizuje psaní softwaru. Například konfigurování procesu CPU pouze jako klienta Modbus RTU ovlivňuje položky uvedené níže tím, že se zobrazí jen vhodné parametrové podmínky, což zjednodušuje následné kroky.

Ovladačové koncepce

Efektivita vývoje realizovaná konfigurováním ve vhodném pořadí přímo vedla ke vzniku ovladačových koncepcí. U těchto koncepcí programový kód liniového schématu komunikuje s ovladačem uprostřed, nikoli s hardwarem samotným (obrázek 2). Ovladač (zařízení) je podobný ovladači tiskárny u počítače PC, kde ovladač vyřizuje všechny podrobnosti na nízké úrovni, takže programátor může odeslat data do tiskárny, aniž by se musel zabývat programováním tiskárny.

Programátor si pravděpodobně pod pojmem zařízení představí senzor, převodník, I/O modul, frekvenční měnič, modul EtherNet/IP, vzdálený stojan se zařízeními nebo podobnou hardwarovou jednotku. U řídicího prvku využívajícího ovladačový přístup jsou ovladači bloky programového kódu mezi programem a hardwarem.

Při využití této koncepce je ovladač nakonfigurován a vyřizuje potřebné detaily pro řízení ze strany řídicího prvku, jako je ustanovení komunikačních protokolů, navazování spojení (handshaking) a definování požadavků na paměť. Do značné míry se o podrobné požadavky hardwaru stará konfigurace příslušných ovladačů, nikoli programování řídicího prvku.

Kroky po provedení konfigurace

Jakmile je ovladač nakonfigurován, programové instrukce komunikují s ovladačem, nikoli přímo s hardwarem. Instrukce využívají definovanou paměť, bity pro navazování spojení a paměťové příznaky (flags) vytvořené během konfigurace ovladače. Instrukce mohou rovněž komunikovat přímo s pamětí pomocí bitů a celočíselných hodnot a provádět logické rozhodování. Instrukce mohou například vykonávat také matematické funkce a vkládat výsledky s plovoucí desetinnou čárkou zpět do paměti.

Přímo s pamětí komunikuje například i ovladač sériového portu. Když data proudí do sériového portu a z něj, ovladač zajišťuje zásobníkovou paměť a stavové příznaky v paměti. Protože ovladače vyřizují podrobné požadavky za scénou, toto programování se označuje jako ovladačové, neboť se vše točí okolo ovladače.

Za ovladač je možno považovat také server. Běží na pozadí, komunikuje přímo s hardwarem a přesouvá data mezi hardwarem a pamětí. Příkladem serveru je Modbus TCP. Z velké části funguje mimo program řídicího prvku, ale ten do něj může přistupovat.

Zajistěte vyšší efektivitu pomocí ovladačů

Bez ohledu na to, jak bude zvolený hardware složitý, poskytuje ovladač jednoznačné a jednotné rozhraní mezi hardwarem a programem řídicího prvku. Každý ovladač se nastavuje stejným způsobem, například Modbus/RTU nebo univerzální sériový port, a to následováním konfiguračních kroků shora dolů, což vyžaduje výběr funkcí a vyplnění několika prázdných polí.

Typická aplikace, jako je dopravníkový měnič směru krabic, obsahuje několik jednotek hardwaru, které je nutno řídit. V tomto případě může k aplikacím patřit například převodník pro synchronizaci brány měniče směru s různými délkami krabic, motor řízený frekvenčním měničem a čtečka čárového kódu pro skenování krabic na dopravníku, aby bylo možné zjistit jejich destinaci. Zapotřebí budou také vstupy a výstupy pro monitorování senzorů detekce krabic a pro řízení pneumatických akčních členů, jako jsou zdvihače.

Jak ukazuje tato aplikace měniče směru krabic na dopravníku, není ničím neobvyklým mít několik různých hardwarových jednotek automatizace připojených k PLC, přičemž každá hardwarová komponenta a její požadovaná připojení potřebují příslušný „ovladač“. Nicméně v tomto případě je řídicí prvek s konfigurací shora dolů a ovladačovou koncepcí rychle nakonfigurovaný a většina této práce se provádí automaticky.

Pokud řídicímu prvku chybí vlastní vysokorychlostní vstupy, je možné pro sčítání kvadraturních pulzů převodníku využít modul vysokorychlostního čítače. Tento modul není součástí konfigurace CPU, ale je automaticky nalezen ve druhém kroku, tj. při konfiguraci I/O.

Ve třetím kroku, kterým je konfigurace modulu, se pak automaticky vyplní potřebné parametry výchozími hodnotami pro nalezený modul. Jakékoli potřebné úpravy konfigurace lze provést během tohoto kroku. PLC se automaticky postará o mapování I/O pro přidaný modul a vytvoří potřebné adresy registru snímku.

Ethernetový port řídicího prvku komunikuje s frekvenčním měničem. Počínaje první položkou konfiguračního seznamu je povolen ethernetový I/O master jako součást kroku konfigurace CPU. Tím se vytvoří položka pro zadání konfigurace I/O, která dovolí nastavení konfigurace IP a dalších možností komunikace. Pro konfiguraci tohoto ovladače už obvykle není zapotřebí nic dalšího, protože všechny ostatní parametry, jako je mapování I/O, jsou provedeny automaticky.

Sériový port řídicího prvku se používá ke komunikaci se čtečkou čárového kódu pomocí jednoduchých textových řetězců ASCII. Tento port je rozpoznán během kroku konfigurace CPU, kde je nakonfigurován univerzální sériový port, včetně nastavení, jako jsou přenosová rychlost a hardwarové protokoly, např. RS-232.

Konfigurace I/O a modulu nejsou nutné a konfigurace zařízení je vytvořena automaticky, což poskytuje předem nakonfigurované rozhraní s přístupem k systémovým zdrojům. Krok konfigurace paměti automaticky přiřazuje pro ovladač paměť.

Vícebodové diskrétní vstupní a výstupní moduly se používají pro monitorování zařízení senzorů a pneumatických systémů. Tyto moduly jsou konfigurovány podobným způsobem. U některých těchto ovladačů je nastavení snadné, u jiných zase složitější, ale vždy se používá stejná metodika. Konfigurace začíná horní položkou v tabulkovém seznamu a pokračuje směrem dolů. Vyplňují se jen ty parametry, které nebyly automaticky definovány v předchozích krocích.

Efektivní instrukce

Jak ukazuje obrázek 2 výše, konfigurace programovací platformy řídicího prvku využívající přístup shora dolů a ovladačovou koncepci je velmi rychlá. Řídicí prvky s tímto druhem programovacího softwaru obvykle poskytují také efektivnější instrukce, jako jsou bloky pro smyčku PID a polohování.

Pro smyčky PID existují tisíce různých použití, takže neexistuje univerzální řešení. Některé řídicí prvky mají omezené možnosti nastavení, ale jiné mají vylepšené instrukce PID pro zvýšení efektivity, neboť poskytují nezávislé, modulární, vzájemně zaměnitelné a programově konfigurovatelné metody, které splňují potřeby aplikace.

K této zvýšené efektivitě přispívá i rozdělení smyčky PID na menší části. Namísto začlenění všech parametrů PID, jako jsou filtry, škálování, tabulky náběhu/prodlevy a alarmová pravidla, do jedné instrukce PID se používají samostatné instrukce pro individuální přístup k parametrům, aby se usnadnilo přizpůsobení těchto řídicích algoritmů. Tyto instrukce mohou obsahovat také zobrazení trendů pro lepší pochopení odezvy řídicí smyčky a pomoc s počátečním vylaďováním a odstraňováním chyb.

Totéž lze použít pro instrukce pro polohování – rozdělit je na různé úrovně složitosti instrukce. Jednoduché instrukce pro polohování umožňují rychlé použití základních příkazů k pohybu s minimální požadovanou konfigurací.

Polohovací instrukce na střední úrovni poskytují více parametrů definovaných uživatelem. Vyspělé instrukce umožní výběr nebo vytvoření vlastních pohybových profilů, často prostřednictvím jednoduchého konfiguračního procesu.

Novější, vyspělé řídicí prvky zjednodušují programování tím, že uživatele vedou k přístupu shora dolů a k využívání ovladačové koncepce. Při správné konfiguraci se většina komunikace ovladače se softwarovým programem řídicího prvku a hardwarem odehrává automaticky a efektivně, navíc bez nutnosti psát programový kód. Rychlejší konfigurování znamená rychlejší programování, které je obohaceno o širší nabídku dostupných instrukcí.

Bill Dehner je pracovník technického marketingu společnosti AutomationDirect; upravil Mark T. Hoske, obsahový ředitel časopisu Control Engineering vydavatelství CFE Media, mhoske@cfemedia.com


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Malá automatizace v čele s rebelem Modicon M221
2018-01-17 - 2018-01-17
Místo: webinář
Infotherma 2018
2018-01-22 - 2018-01-25
Místo: Černá louka 3235, Pavilon A, Ostrava
Diago 2018
2018-01-30 - 2018-01-31
Místo: Orea Resort Devět Skal ***, Sněžné - Milovy
Trendy v robotizaci a automatizaci
2018-01-31 - 2018-02-01
Místo: Brno, hotel Avanti
Řízení závislých pohybů aneb Motion Control umí
2018-02-14 - 2018-02-14
Místo: webinář

Katalog

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

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

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

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

všechny firmy
Reklama


Tematické newslettery




Anketa


Ano, proto se je snažíme minimalizovat
Ne, jsou na odpovídající úrovni
Nejsou vysoké, ale rychle rostou

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   
Copyright © 2007-2017 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