Лекция №8 Физическая реализация каналов передачи данных

Основным преимуществам промышленных сетей являются недорогие линии и надежность передачи данных Данные передаются последовательно бит за битом, как правило, по одному физическому каналу. Такой режим пе­редачи не только экономит кабельное оборудование, но и позволяет решать задачи по надежной передаче данных на большие расстояния. Время переда­чи, однако, увеличивается пропорционально длине битовой строки.

Асинхронный режим передачи данных осуществляется через СОМ-порт (Cornmunication Port — коммуникационный порт) персонального ком­пьютера по стандарту RS-232C. Компьютер может иметь до 4-х СОМ-портов с поддержкой на уровне BIOS. Если необходимо большее число СОМ-портов, то устанавливается специальный адаптер-мультиплексор на 4, 8, 12 или 16 СОМ-портов. Если порты на системной плате конфигурируются через BIOS Setup, то порты на плате расширения — с помощью джамперов. Базо­вые адреса СОМ1-СОМ4: 3F8h, 2F8h, 3E8h и 2E8h. К СОМ-порту подключа­ются коммуникационные и др. внешние устройства с последовательным интерфейсом.

Асинхронный режим передачи является байт-ориентированным. Фор­мат посылки байта рассмотрен на примере интерфейса RS-232C (рис. 17.1).

Старт-бит (всегда логический "О") каждого следующего байта посыла­ется в любой момент времени после стоп-бита, т.е. между передачами воз­можна пауза произвольной длительности. Старт-бит обеспечивает механизм синхронизации приемника по сигналу передатчика. При этом приемник и пе­редатчик должны работать на одной скорости обмена данными. Внутренний генератор синхронизации приемника имеет счетчик-делитель опорной часто­ты, который обнуляется при приеме начала старт-бита. Этот счетчик генери­рует строб-сигналы, по которым приемник фиксирует принимаемые биты. Стробы располагаются в середине битовых интервалов, что позволяет при­нимать данные при небольших рассогласованиях скоростей передатчика и приемника. Если применяется контроль четности, то после посылки бит дан­ных передается контрольный бит. Этот бит заполняет число единичных бит данных до четного (или нечетного в зависимости от принятого соглашения). Прием байта с неверным значением контрольного бита фиксирует ошибку. Число бит данных может быть 7 или 8 (реже 5 или 6).

Для последовательной передачи данных традиционно применяются следующие интерфейсы:

RS-232C — широко используемый стандартный интерфейс Ассоциа­ции электронной промышленности США (EIA), обеспечивающий работу стандартного оборудования передачи данных между модемами, терминалами и компьютерами в симплексном, полудуплексном и дуплексном режимах. Электрически система основана на импульсах 12 В, кодирующих последова­тельности "О" и "1". Механически этот стандарт определяет 9- и 25-контактные разъемы типа DB9 или DB25. Основные сигналы передаются по линиям "передача/прием" данных. Для асинхронного обмена через модем не­обходимо 8 цепей, а для аналогичной связи по физическому каналу доста­точно трех (TD-данные передатчика, RD-данные приемника и SG-сигнальная земля) (рис. 17.1а). Битовая структура байта для асинхронной связи показана на рис. 17.16.

Скорость передачи выбирается из диапазона от 50 до 38400 бод. Длина линии связи при максимальной скорости передачи не более 15 метров. При снижении скорости передачи, например до 1200 бод, допустимая длина - 900 м.

Стандарт регламентирует электрические характеристики сигналов ин­терфейса, нумерацию цепей, скорости передачи и тип разъемов.

Симметричный интерфейс RS-422 (стандарт EIA RS-422A) использует 4-проводную линию связи (рис. 17.2). На приемном конце используются две информационные линии с согласующим рези­стором на входе (от 100 до 1200 Ом) и линия заземления. В основе кодирования передаваемых/принимаемых данных лежит принцип изменения напряжения на сигнальных линиях. Реализованный принцип кодирования делает этот стандарт устойчивым к внешним возмуще­ниям. Использование этого стандарта позволяет значительно удлинить физи­ческие линии передачи данных и увеличить скорость передачи (при длине 13 м. скорость передачи- до 10 Мбит/с). С помощью интерфейса RS-422 можно строить и шинные структуры.

Интерфейс RS-485 (рис. 17.3) соответствует спецификации симметрич­ной передачи данных по 2-проводной линии связи (стандарт EIA RS-485).

Этот интерфейс пригоден для высокоскоростной передачи данных (до 10 Мбит/с). Максимальная длина варьируется от 200 м на скорости 500 кбод до 1200 м — на скорости до 90 кбод.

Кроме типа физического интерфейса при построении промышленной сети не менее важно учитывать особенности и ограничения физической сре­ды передачи данных. Для организации сетевого обмена можно использовать следующие физические каналы: телефонный канал, коаксиальный кабель, витую пару, оптоволокно, радиоканал и ИК-канал.

Телефонный канал занимает полосу частот от 380 до 3480 Гц. Эта по­лоса делится на частотные каналы для передачи (1, 2, 6, 8, 13 и 26 каналов). Скорость передачи данных составляет от 600 до 1200 бод. Максимальная скорость передачи данных — 9600 бод.

Коаксиальный кабель. На сегодня это далеко не самая распростра­ненная, и не самая удобная технология. Но начать изложение с него нужно по историческим причинам. Первые сети Ethernet были построены на прото­коле 10base5, использующей в качестве электрической среды передачи дан­ных "толстый" коаксиальный кабель ThickNet (рис. 17.4).

Использовать его оказалось не слишком удобно, и практически сразу появился более простой и дешевый вариант 10base2, использующий "тонкий" коаксиальный кабель ThinNet. Марки кабеля — RG-58/U, RG-58AAJ, RG-58C/U. Кабель RG-58A/U — многожильный, остальные имеют сплошной гибкий проводник диаметром 0,89мм. Волновое сопротивление — 500 Ом. Известны также телевизионный кабель марки RG-59 с волновым сопротив­лением 75 Ом и марки RG-62 с волновым сопротивлением 93 Ом, используе­мый в сетях ArcNet.

К достоинствам коакси­ального кабеля следует отне­сти сравнительно большое расстояние передачи инфор­мации (до 10 км), к недостат­кам - сложность в монтаже и высокую стоимость.

Витая пара. Является наиболее популярной физической средой для построения современных сетей. На сегодня это недорогой и универсальный кабель для создания локальных коммуникаций практически любого уровня сложности. Витая пара — это изолированные проводники, попарно свитые между собой некоторое число раз на определенном отрезке длины (рекомендуется не менее 13 витков на 1м длины), что требуется для уменьшения перекрестных наводок между проводниками. Такие линии как нельзя лучше подходят для создания симметричных цепей (рис. 17.5), в которых используется балансный принцип передачи информации. Приемник и передатчик гальванически развязаны друг от друга согласующими трансформаторами.

При этом во вторич­ные обмотки (сете­вые адаптеры) пода­ется только разность потенциалов jr пер­вичной обмотки (не­посредственно про­тяженной линии). Из-за этого необхо­димо отметить два

важных момента.

Во-первых, токи в любой точке идеальной витой пары равны по значе­нию и противоположны по направлению. Следовательно, векторы напряжен­ности электромагнитного поля каждого из проводников противоположно на­правлены и суммарная индукция отсутствует. Под идеальной витой парой понимается линия, в которой проводники бесконечно плотно прилегают друг к другу, имеют бесконечно малый диаметр, и ток, протекающий через них, стремится к нулю.

Во-вторых, метод накладывает некоторые ограничения на протокол пе­редачи (невозможность передачи постоянной составляющей), но значительно более устойчив к внешним воздействиям (по сравнению, например, с несим­метричным RS-232). Из рисунка 17.5 видно, что результирующее напряжение наводки на вторичной обмотке будет синфазным и соответственно не переда­стся на вторичную обмотку (сетевой адаптер).

Конструкция кабеля на базе витой пары изображена на рис. 17.6. Как правило, кабель имеет 4 пары в одной оболочке. Немного реже встречаются 2-парные варианты, которые можно применять с ограниченным числом сете­вых протоколов.

Проводники изготовлены из монолитной медной проволоки толщиной 0,5-0,65 мм. Толщина изоляции — около 0,2 мм, материал обычно поливинилхлорид (английское сокращение PVC), для более качественных образцов 5 категории — полипропилен (РР), полиэтилен (РЕ).
Особенно высококлассные кабели имеют изоляцию из вспененного (ячеистого) полиэтилена, которые обеспечивают низкие диэлектрические по­тери, или тефлона, который обеспечивает уникальный рабочий диапазон тем­ператур.

Разрывная нить (обычно капрон) используется для облегчения разделки внешней оболочки — при вытягивании она делает на оболочке продольный разрез, который открывает доступ к кабельному сердечнику, гарантированно не повреждая изоляцию проводников.

Внешняя оболочка имеет толщину 0,5-0,6 мм и обычно изготавливается из поливинилхлорида с добавлением мела, который повышает хрупкость. Это необходимо для точного облома по месту надреза лезвием отрезного инстру­мента. Кроме этого, начинают применяться так называемые "молодые поли­меры", которые не поддерживают горения и не выделяют при нагреве гало­генов. Самый распространенный цвет оболочки — серый. Оранжевая окра­ска, как правило, указывает на негорючий материал оболочки, который по­зволяет прокладывать линии в закрытых областях. В общем случае цвета не обозначают особых свойств, но их применение позволяет легко отличать коммуникации с разным функциональным назначением как при монтаже, так и обслуживании. Отдельно нужно отметить маркировку. Кроме данных о производителе и типе кабеля, она обязательно включает в себя метровые или футовые метки.

Конструкция кабельного сердечника достаточно разнообразна. В недо­рогих кабелях пары уложены в оболочке "как попало". Более качественные варианты предусматривают парную (по две пары между собой) или четве­рочную скрутку (все четыре пары вместе). Последний вариант позволяет уменьшить толщину сердечника и достигнуть лучших электрических харак­теристик. Форма внешней оболочки также может быть различна. Чаще дру­гих применяется самая простая — круглая, а для 2-парных кабелей — оваль­ная. Для прокладки под половым покрытием, по очевидной причине, исполь­зуется плоский кабель. Отдельно стоят кабели для наружной прокладки. Они обязательно имеют влагостойкую оболочку из полиэтилена, которая нано­сится (как правило) вторым слоем поверх обычной, поливинилхлоридной. Кроме этого, возможны заполнение пустот в кабеле водоотталкивающим ге­лем и бронирование с помощью гофрированной ленты.

По наличию (или отсутствию) экрана, различают несколько типов ка­белей:

UTP (незащищенная витая пара), т.е. кабель, витые пары которого не име­ют индивидуального экранирования;

FTP (фольгированная витая пара). Имеет общий экран из фольги, однако у каждой пары нет индивидуальной защиты;

STP (защищенная витая пара), каждая пара имеет экран;

ScTP (экранированный кабель). Может как иметь, так и не иметь защиту отдельных пар.

Экран выполняется либо плетеным из медной проволоки (хорошо за­щищает от низкочастотных наводок), либо из токопроводящей фольги (плен­ки), которая блокирует высокочастотное электромагнитное излучение. Также на практике часто используют двойные экраны (НЮНТ Screen), в которых используются оба способа.

Оптоволоконный кабель. Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) имеют следующие преимущества:

нечувствительность к внешним магнитным полям, колебаниям темпера­туры и влажности;

высокая пропускная способность (> 30 Гбит/с);

малое затухание в полосе частот (до 0,2 дБ/км);

отсутствие коротких замыканий;

малые габариты и масса.

К недостаткам следует отнести более высокую стоимость волоконно-оптического кабеля (ВОК) и различной коммутационной аппаратуры (опти­ческие коннекторы, соединительные розетки, аттенюаторы, адаптеры, разветвители и др.).

Формирование светового потока на передающем конце ВОК осуществ­ляется полупроводниковым лазером (для больших расстояний) или свето-диодом, на приемном конце — фотоприемником. При эффективной длине волны X =0,8—0,9 мкм используются кремниевые фотодиоды, при X = 1,3 — 1,5 мкм — германиевые фотодиоды.

Основная характеристика световода — показатель степени затухания (логарифм отношения интенсивностей сигналов на входе и выходе) в дБ.

ВОК включает от 2 до 36 световодов (волокон), помещенных в резино­вую и свинцовую оболочки и прокладывается в трубах или траншеях. Для повышения механической прочности в центре ВОК имеется силовой элемент (металлический трос и др.).

Первое кварцевое волокно, пригодное для опти­ческой связи, было получе­но фирмой "Corning Glass 1пс."(США) в 1970 г. В даль­нейшем, в 1975 г., разрабо­тан передатчик светового потока в виде светоизлучающего диода, работаю­щего на длине волны 0,85 мкм. В 1978 г. Появились одномодовые диодные ла­зеры на 1.3 мкм, а в 1982 г. — на длине волны 1.55 мкм. 1988 год ознаменовался вводом в действие пер­вой трансатлантической ВОЛС ТАТ-8. В 2000 г. введена в действие ВОЛС национального масштаба длиной 45 тыс. км. Транссибирская линия (ТСЛ), связывающая Японию, Россию и Европу на 30 тыс. каналов (15 тыс. каналов отведены России) замкнула глобальное кольцо, связывающее Европу, Аме­рику, Азию и Австралию.

На рис. 17.7 показан волоконно-оптический кабель в бронированной оболочке российского производства, работающий в аналогичном диапазоне температур, с числом волокон от 2 до 36, диаметр — 12 мм.

Радиоканал. При организации обмена информацией со значительно удаленными сегментами систем управления обосновано применение радио­канала связи. Передача информации организуется с использованием радио­модемов, работающих на базе GSM-технологии. При этом следует отметить, что использование радиоканала целесообразно не внутри предприятия, где на него будут накладываться серьезные помехи, вызванные работой технологи­ческого оборудования, а для связи с отдельными сегментами крупной сети.

По радиоинтерфейсу (Bluetooth) можно поддерживать связь на десятки и сотни километров со скоростью передачи до десятков Мбит/с. Передатчик и приемник работают в диапазоне частот порядка 2-3 ГГц, связь синхронная или асинхронная по протоколу RFCOMM.

Компания TRENDWARE, США выпускает оборудование, работающее на частоте 2,4 ГГц со скоростью передачи 54, 22, 11, 5, 2 и 1 Мбит/с, расстоя­ние от 10 до 300 м (при наибольшей скорости передачи 54 Мбит/с расстояние составляет от 10 до 300 м — стандарт 802. llg). Также компанией TRENDWARE выпускаются беспроводные сети TRENDnet, беспроводные PCI- карты TEW-303PI на скорость до 1 Мбит/с, USB-карты TEW-USB на скорость до 11 Мбит/с.

Характерным примером может служить организация связи локальных систем, управления нефтяными или газовыми скважинами, разбросанными на значительном расстоянии с центральным пультом системы управления и диспетчеризации.

К недостаткам радиоканала относят высокую стоимость приемо­передающих устройств, низкую помехозащищенность и трудности в обеспе­чении секретности передаваемой информации.

Инфракрасный канал (ИК-канал). Инфракрасная связь IR (Infrared) Connection (стандарт IrDA 1.1) позволяет осуществить беспроводную связь между двумя устройствами, находящимися друг от друга на расстоянии до нескольких метров. В отличие от радиоканала ИК-канал нечувствителен к электромагнитным помехам и может использоваться в производственных ус­ловиях. Различные ИК-системы позволяют обмениваться со скоростями от 115,2 Кбит/с до 5 Мбит/с.

В качестве передатчика используется светодиод с эффективной длиной волны X =880 нм, в качестве приемника — PIN-диод. Наиболее часто исполь­зуется топология-шина. Недостатками РЖ-канала являются достаточно высо­кая стоимость передатчиков и приемников, а также трудности обеспечения секретности передаваемой информации.

В таблице 17.3 приведены оценочные данные, позволяющие сравнить основные типы сред передачи информации по ряду критериев

Лекция 9 Открытые промышленные сети.

Открытые промышленные сети — это сети, на которые распространяются международные стандарты промышленных сетей. Открытые системы приво­дят в соответствие специфические требования интересам всех потребителей. Только при использовании принципов открытых систем интеграция изделий разных производителей в одну сеть может быть решена без особых проблем. Следует упомянуть еще одну классификацию сетей — с точки зрения их совместимости с широким спектром технических средств различных производителей. Системы, являющиеся уникальными (их поддерживает только один производитель), работающие по уникальным протоколам связи, получили на­звание "закрытых систем". Большинство таких систем зародилось во време­на, когда проблема интеграции изделий других производителей не считалась актуальной.

Предпочтительность того или иного сетевого решения как средства транспортировки данных можно оценить по следующей группе критериев:

объем передаваемых полезных данных;

время передачи фиксированного объема данных;

удовлетворение требованиям задач реального времени;

максимальная длина шины;

допустимое число узлов на шине;

помехозащищенность;

денежные затраты в расчете на узел.

Часто улучшение по одному параметру может привести к снижению качества по другому, т.е. при выборе того или иного протокольного решения необходимо следовать принципу разумнойдостаточности.

В зависимости от области применения весь спектр промышленных се­тей можно разделить на два уровня:

контроллерные сети (Field level) — промышленные сети этого уровня ре­шают задачи по управлению процессом производства, сбором и обработ­кой данных на уровне промышленных контроллеров;

сенсорные сети (Sensor/actuator level) или сети низовой автоматики — зада­чи сетей этого уровня сводятся к опросу датчиков и управлению работой разнообразных исполнительных механизмов.

Сравнение этих двух классов в самом общем виде можно получить по критериям из таблицы 17.4.

Таблица 17.4

На сегодняшний день спектр протоколов для обоих этих классов до­вольно широк. Но надо помнить, что область их применения лежит на одном из двух уровней. Типичные представители промышленных сетей контрол­лерного уровня:

PROFIBUS (Process Field Bus)-DP, -PA, -FMS;

BITBUS;

ControlNet.

Типичные сети низовой автоматики:

HART;

Modbus;

ASI (Actuator/Sensor Interface)

Interbus-S;

DeviceNet.

Типичные открытые сети для обоих уровней применения:

CAN (Controller Area Network);

FIP (Factory Instrumentation Protocol);

LON (Local Operating Network).

На рис. 17.8 представлена обобщенная сетевая структура, показываю­щая в общем виде возможное использование того или иного протокола на определенных уровнях условного промышленного предприятия.

Как уже отмечалось выше, понятие "field" определяет область, связан­ную непосредственно с производственной зоной, где работают контроллеры, датчики (давления, температуры, уровня и т.д.) и исполнительные механизмы (клапаны, реле и т.д.). Задача .промышленной сети состоит в организации физической и логической связи датчиков с системным интеллектом, роль ко­торого выполняют ПЛК или промышленные компьютеры таким образом, чтобы информация с этого уровня была доступна общезаводской информа­ционной системе.

Задачи, решаемые с помощью промышленных сетей:

Автоматизация на общезаводском уровне. Здесь необходимы следую­щие качества: высокая скорость передачи, короткое время реакции на со­бытия, длина линий до 300 метров. На этом уровне для большинства при­ложений понятие взрывозащищенности не является обязательным.

Автоматизация на уровне управления конкретными технологически­ми процессами. Здесь необходимы следующие качества: среднее время цикла опроса датчиков (до 100 мс), длина линий связи до 1500 м и более, реализация механизмов внутренней и внешней зашиты.

Технологические языки программирования контроллеров

Специфика разработки программ для контроллеров состоит не только в ориентации на работу с УВВ, но и в преимущественном использовании языков технологического программирования. Как правило, на предприятии с контроллером работают не профессиональные программисты, а технологи, хорошо знающие специфику ОУ и ТП. Поэтому для программирования контроллеров стандарта IEC 1131-3 определяют:

SFC (Sequentional Function Chart - язык последовательных функциональных схем) - графический набор шагов и переходов объединеных логическими условиями. Действия шагов описываются на других языках.

LEiLadder Diagram - язык релейно контактных схем). В языке функционированные схемы представлены в виде взаимодействующих контактов и обмоток виртуальных реле, что удобно для профессиональных электриков и специалистов в области автоматики.

FBD(Functional Block Diagram - язык функциональных блоков). В языке представление функционированной системы осуществляется в виде взаимодействия элементарных функциональных блоков. Каждый элементарный блок выполняет опрелеленную функцию(например, логическую and, or, not).

ST(Structure Text - язык структурного текста высокого уровня, подобие Pascal).

IL(Instruction List - язык инструкций). Язык низкого уровня, типа Assembler. Применяется для оптимизации отдельных частей программы.

Важно отметить, что использование технологических языков программирования делает программу для контроллеров практически независимой от конкретного оборудования. Важно только, чтобы в наличии имели средство перевода алгоритма, описанного на технологическом языке в ассемблер для конкретного типа контроллеров.

IL (Instruction List - список команд) - текстовый язык низкого уровня, синтаксически похожий на ассемблер. Программа на языке IL имеет примерно следующий вид:

CAL Fp (MODE:=Sinus,BASE:=TRUE,

PERJOD:=t#2s, AMPLITUDE:=100)

LD Fp.Out

ST Out_Gen_l.

На его основе можно создавать быстродей­ствующие программные единицы, поэтому он применяется при создании компактных компо­нентов, требующих тщательной проработки.

ST (Structured Text – структурированный текст) - текстовый язык высокого уровня, синтаксически адаптированный язык Паскаль. Программа на языке ST имеет следующий вид:

Fp (MODE:=Triangle,BASE:=TRUE, PERIOD:=t#2s, AMPLITUDE:=100);

Out_Gen:= INT_TO_REAL (Fp.OUT);

Filter1.In := Out_Gen_l -Filteri.Out;

Filter1 (Tm :=100, RESET := FALSE);

Variable1 := SQRT (Filteri.Out).

На его основе можно создавать гибкие про­цедуры обработки данных. Язык ST является основным для программирования шагов языка SFQ.

LD (Ladder Diagram — релейные диаграм­мы) - графический язык, являющийся стандар­тизованным вариантом класса языков релейно-контактных схем. Логические выражения на этом языке описываются в виде реле, которые широко применялись в области автоматизации в 60-х годах. Стандартом МЭК 61131-3 преду­смотрено использование не только базовых элементов программирования ("контакт" и "ка­тушка"), но и любых других функциональных блоков. Программа на языке LD имеет примерно следующий вид:

FBD (Functional Block Diagram - диаграммы функциональных блоков) - графический язык, по своей сути похожий на LD, но вместо реле использующий функциональные блоки. FBD-схемы очень четко отражают взаимосвязь входов и выходов диаграммы, используя технологию инкапсуляции алгоритмов обработки данных. Все программирование сводится к "склеиванию" готовых компонентов Программа на языке FBD имеет примерно следующий вид:

SFC (Sequential Function Chart - последо­вательные функциональные схемы) — графиче­ский язык, позволяющий описать алгоритм в виде набора связанных пар "шаг-переход". Шаг представляет собой набор операций над пере­менными, а переход — набор выражений, опре­деляющий передачу управления следующему шагу. SFC имеет возможность распараллелива­ния алгоритма, но не имеет средств для описания шагов и переходов, которые могут быть выражены только средствами других языков стандарта. Основным достоинством SFC явля­ется высокая выразительность графического представления алгоритма. Вид программы на SFC показан на рис. 3.

Рисунок 3

Для создания программ на языках стандарта МЭК61131-3 используются инструменталь­ные пакеты. Обычно они включают редакторы (для каждого из языков) и некоторые дополнительные функциональные расширения. Ассортимент таких пакетов достаточно широк (CoDeSys, Concept, IsaGRAF, OpenPCS, Multiprog, Virgo2000, KONGRAF), но рассмотрим только 2 из них.

CoDeSys -(компании 3SSoftware) и Concept (Schneider Electric!).

Пакет CoDeSys является одним из наиболее известных универсальных инструментов МЭК-программирования для ПЛК и промышленных компьютеров. Его используют более ста известиых компаний-изготовителей аппаратных средств индустрии автоматизации. Помимо пя­ти стандартных языков, в CoDeSys включен ре­дактор CFC-диаграмм, основанный на языке FBD, но более удобный и наглядный за счет свободного размещения блоков. CoDeSys мо­жет генерировать машинный код для большин­ства распространенных процессоров (Motorola, Intel (в т.ч. 80x86 и Pentium), Siemens, Hitachi и др.). Все компоненты CoDeSys подробно до­кументированы и имеют встроенную систему помощи.

К основным особенностям пакета можно, отнести следующие.

Быстрое внедрение — адаптация для лю­бой стандартной процессорной платформы за­нимает не более двух дней.

Эффективные средства ввода - функции* автоматического объявления и форматирова­ния, ассистент ввода и другие максимально уп­рощают работу. Команды имеют возможность управления мышью и ввода с клавиатуре.

Высокая производительность - встроен­ный компилятор непосредственно генерирует быстрый машинный код (в отличие от обычных трансляторов), что обеспечивает максимальную производительность прикладных проектов п^и сохранении высокой скорости компиляции.

Низкие системные требования програм­мы — CoDeSys совместим с любой операцисЗК-

5. Компактность проекта - в отличие от большинства конкурирующих пакетов весь проект находится в одном файле, что удобно при сю переносе.

6. Расширенная реализация всех пяти МЭК-языков.

Редакторы для всех языков программирова­ния сосредоточены в одном приложении, что очень удобно. Выбор языка написания модуля осуществляется при его создании и после этого не может быть изменен в дальнейшем.

CoDeSys включает богатый набор средств отладки и сопровождения (явное объявление переменных, автоматическое формирование списка параметров подпрограмм, мониторинг/запись/фиксация значений переменных пошаговое выполнение, онлайн коррекция кода, трассировка и эмуляция).

Кроме среды программирования, в состав комплекса CoDeSys входят: SP RTE (эмуляция ПЛК на ПК), Soft Motion (набор средств управ­ления движением - до многомерной интерпо­ляции современных систем ЧПУ), ARTI (обес­печивает символьный доступ к переменным в ПЛК) и EN1 Server (позволяет работать с одним проектом нескольким пользователям). Также CoDeSys обладает достаточно широкими гра­фическими возможностями, которые по функ­циональности не уступают простейшим SCADA-системам.

Пакет Concept — это современный инстру­мент с удобным интерфейсом для программи­рования на языках стандарта МЭК 61131-3 кон­троллеров Quantum, Atrium, Momentum и Compact серии Modicon. Внешний вид окна программы представлен на рис. 5. Данный па­кет является фирменным, т. е. он предназначен для программирования контроллеров только одного производителя компании Schneider Electric. Помимо стандартных, Concept поддер­живает язык LL984 (Ladder Logic - лестничная логика). Он используется для программирова­ния ПЛК старой версии (Modsoft).

С помощью средств конфигурации Concept очень просто выбирать, размещать и переме­щать объекты (блоки, шаги или переходы) в графической форме. Функции импорта/экспор­та позволяют преобразовывать программы на языках ST и IL в программы на FBD, SFC, IL или ST и наоборот.

Большим плюсом пакета является наличие большого выбора библиотек блоков, что существенно упрощает процесс программирования и расширяет возможности пакета! При этом существует возможность дополнить библиоте­ки своими собственными блоками, выполняющими необходимые функции, с помощью ути­литы Concept DFB (Функциональные блоки пользователя). Также эта утилита предназначе­на для программирования шагов языка SFC.

Средствами Concept возможно документи­рование проекта, что предусматривает распе­чатку всех данных проекта или их часть по выбору программиста. При этом пользователю нет необходимости беспокоиться об оформле­нии документации — она будет выполнена в соответствии с нормами

Еще одним преимуществом пакета Concept является такая функциональная возможность, как обеспечение безопасности работы с прило­жением. Существует семь уровней доступа к использованию программных средств Concept, обеспечивающих разные права разным пользователям. Имеется возможность резервирования до 128 пользователей и их паролей. Встроен­ный симулятор позволяет производить отладку программ, не используя ПЛК.

Недостатком пакета можно считать невоз­можность одновременного запуска нескольких приложений из комплекса, что, несомненно, является стесняющим обстоятельством, особенно при разработке сложных диаграмм SFC.

Главным преимуществом пакета CoDeSys явля­ется его бесплатное распространение, что позволяет использовать его для обучения МЭК-программированию. В то же время он является и удобным средством реального программирования, которое можно осуществлять после покупки лицензии у компании производителя. Пакет Concept, напротив, является изначально лицензионным что делает его непригодным для обучения. Но он поддерживает самые популярные модели контроллеров одного из лидеров «железного» рынка – компании Schneider Electric.

Пакет ISaGRAF предлагает широкие возможности для программирования SCADA-системы. Пакет ISaGRAF для контроллеров SCADAPack включает три основных компонента:

Workbench - среда разработки;

Extensions - дополнительные возможности;

RunTime Target - виртуальная машина.

Workbench — пакет программирования для создания эффективных приложений. В нем поддерживаются 6 языков программирования — пять стандарта IEC 61131-3 и дополнительный язык блок-схем (Flow Chart):

SFC (Sequential Function Chart ) - графический язык последовательных функциональных схем;

FBD (Functional Block Diagram) - графический язык функциональных блоковых диаграмм;

LD (Ladder Diagram) - графический язык диа­грамм релейной логики;

ST (Structured Text) - язык структурированного текста;

IL (Instruction List) - язык инструкций;

■ FC (Flow Chart) - графический язык блок-схем.

Workbench обеспечивает также — средства редактирования, генерации кода, документирования, архивирования, онлайновой отладки, оффлайновой симуляции, архивирования, работы с библиотеками.

Extensions - включают в разработанные Control Microsystems пользовательские функции. Эти функции учитывают спецификуконтроллеров SCADAPack:

■ master и mas (с rip — для передачи команд масте­ра через последовательные и TCP/IP протоко­лы;

■ dial и inimodem - для модемных соединений;

■ various Hart - для подключения HART-совместимых устройств;

■ sleep - для режима малого энергопотребления;

■ total - для долговременного накопления данных аналогового ввода;

■ flow - для долговременного накопления им­пульсного входа с турбинных расходомеров;

■ various dlog - функции просмотра данных;

■ Rxstring txstring - для передачи и приема дан­ных в формате текстовых строк через последо­вательные порты.

Кроме этого, в Extensions включены диагностические функции контроллеров SCADAPack и конфигурационные функции для последовательных портов и коммуникационных протоколов.

RunTime Target виртуальная машина, предназначенная для запуска приложений, которые загружаются в контролер SCADAPack. Возможность запуска приложений ISaGRAF указывается при заказе модификации контроллера.

Отладка онлайн

ISaGRAF имеет возможности онлайнового мониторинга переменных и отладки программ.

В режиме отладки код программ, написанных на любом графическом языке, может быть отображен в реальном времени вместе со значениями переменных.

Две дополнительные опции позволяют делать процесс отладки более эффективным:

Spy List — позволяет пользователю создавать, отображать и сохранять различные комбинации переменных, таким образом, позволяя группи­ровать их по сходным признакам;

Spotlight - встроенный человеко-машинный ин­терфейс. Переменные могут быть отображены в графическом виде с использованием дополни­тельных рисунков, диаграмм, битовых полей и текста.

Отладка оффлайн

При отладке в режиме оффлайн пользователь может имитировать выполнение загружаемого в контроллер кода, при этом могут эмулироваться значения опрашиваемых точек ввода/вывода.

Обмен данными между выполняемыми программами на C/C и ISaGRAF

Приложение, написанное с помощью ISaGRAF, может выполняться одновременно с программами,
реализованными на языке С/С*"*. При этом задачи могут обмениваться данными. Например,
результаты вычислений, выполненных приложениями С/С, могут быть переданы в задачу, занимающуюся управлением техпроцессом и реализованную на языках ISaGRAF.

Загрузка дополнительной информации

ISaGRAF обеспечивает возможность архивации всех связанных с проектом файлов в один файл с последующей загрузкой в контроллер. Это означает, что все дополнительные материалы, такие как комментарии, графические мнемосхемы, списки переменных и т.п. могут быть сохранены внутри контроллера и в дальнейшем распакованы и использованы на другом компьютере.