МЭК 61131-3 (Прадо-Шляпцев)

Описание

Стандарт МЭК 61131-3 устанавливает пять языков программирования ПЛК, три графических и два текстовых. Первоначально стандарт назывался IEC 1131-3 и был опубликован в 1993 г., но в 1997 г. МЭК перешел на новую систему обозначений и в названии стандарта добавилась цифра "6". Продвижением стандарта занимается организация PLCopen

IEC 61131-3 — раздел международного стандарта IEC 61131 (также существует соответствующий европейский стандарт EN 61131), описывающий языки программирования для программируемых логических контроллеров.
Программи́руемый логи́ческий контро́ллер (ПЛК) — электронная составляющая промышленного контроллера, специализированного (компьютеризированного) устройства, используемого для автоматизации технологических процессов. В качестве основного режима работы ПЛК выступает его длительное автономное использование, зачастую в неблагоприятных условиях окружающей среды, без серьёзного обслуживания и практически без вмешательства человека.

Цели

Основной целью стандарта было повышение скорости и качества разработки программ для ПЛК (см. раздел "Развитие программных средств автоматизации"), а также создание языков программирования, ориентированных на технологов, обеспечение соответствия ПЛК идеологии открытых систем, исключение этапа дополнительного обучения при смене типа ПЛК.

Характеристики системы программирования

Системы программирования, основанные на МЭК 61131-3, характеризуются следующими показателями:

- Hадежностью создаваемого программного обеспечения. Надежность обеспечивается тем, что программы для ПЛК создаются с помощью специально предназначенной для этого среды разработки, которая содержит все необходимые средства для написания, тестирования и отладки программ с помощью эмуляторов и реальных ПЛК, а также множество готовых фрагментов программного кода;

- Возможностью простой модификации программы и наращивания ее функциональности;

- Переносимостью проекта с одного ПЛК на другой;

- Возможностью повторного использования отработанных фрагментов программы;

- Простотой языка и ограничением количества его элементов.

Виды языков программирования МЭК

Языки МЭК 61131-3 появились не как теоретическая разработка, а как результат анализа множества языков, уже используемых на практике и предлагаемых рынку производителями ПЛК. Стандарт устанавливает пять языков программирования со следующими названиями:

- Структурированный текст (ST - Structured Text);

- Последовательные функциональные схемы (SFC - "Sequential Function Chart");

- Диаграммы функциональных блоков (FBD - Function Block Diagram);

- Релейно-контактные схемы, или релейные диаграммы (LD - Ladder Diagram);

- Список инструкций (IL - Instruction List).

Графическими языками являются SFC, FBD, LD. Языки IL и ST являются текстовыми.

Принципы языков МЭК

Языки МЭК 61131-3 базируются на следующих принципах:

- Вся программа разбивается на множество функциональных элементов - Program Organization Units (POU), каждый из которых может состоять из функций, функциональных блоков и программ. Любой элемент МЭК-программы может быть сконструирован иерархически из более простых элементов;

- Стандарт требует строгой типизации данных. Указание типов данных позволяет легко обнаруживать большинство ошибок в программе до ее исполнения;

- Имеются средства для исполнения разных фрагментов программы в разное время, с разной скоростью, а также параллельно. Например, один фрагмент программы может сканировать концевой датчик с частотой 100 раз в секунду, в то время как второй фрагмент будет сканировать датчик температуры с частотой один раз в 10 сек;

- Для выполнение операций в определенной последовательности, которая задается моментами времени или событиями, используется специальный язык последовательных функциональных схем ( SFC);

- Стандарт поддерживает структуры для описания разнородных данных. Например, температуру подшипников насоса, давление и состояние "включено-выключено" можно описать с помощью единой структуры "Pomp" и передавать ее внутри программы как единый элемент данных;

- Стандарт обеспечивает совместное использование всех пяти языков, поэтому для каждого фрагмента задачи может быть выбран любой, наиболее удобный, язык;

- Программа, написанная для одного контроллера, может быть перенесена на любой контроллер, совместимый со стандартом МЭК 61131-3.

Любой ПЛК работает в циклическом режиме. Цикл начинается со сбора данных с модулей ввода, затем исполняется программа ПЛК и оканчивается цикл выводом данных в устройства вывода. Поэтому величина контроллерного цикла зависит от времени исполнения программы и быстродействия процессорного модуля.