Мэк 61131 3 что это

Мэк 61131 3 что это

Структурированный текст, ST

Язык ST является текстовым языком высокого уровня и очень сильно напоминает Паскаль:

Листинг 2. Пример программы на языке ST

IF Voltage>220 THEN

Current:=50; Speed:= ON;(*Установить ток 50А и включить мотор*)

Язык ST имеет много отличий от языка Паскаль и разработан специально для программирования ПЛК. Он содержит множество конструкций для присвоения значений переменным, для вызова функций и функциональных блоков, для написания выражений условных переходов, выбора операторов, для построения итерационных процессов.

Этот язык предназначен в основном для выполнения сложных математических вычислений, описания сложных функций, функциональных блоков и программ.

Язык релейно-контактных схем, LD

Графический язык релейной логики впервые появился в виде электрических схем, которые состояли из контактов и обмоток электромагнитных реле (Рис. 1).

Такие схемы использовались в автоматике конвейеров для сборки автомобилей до эры микропроцессоров.

Язык релейной логики был интуитивно понятен людям, слегка знакомым с электротехникой и поэтому оказался наиболее распространенным в промышленной автоматике. Обслуживающий персонал легко находил отказ в оборудовании, прослеживая путь сигнала по релейной диаграмме.

Однако язык LD проблематично использовать для реализации сложных алгоритмов, поскольку он не поддерживает подпрограммы, функции, инкапсуляцию и другие средства структурирования программ с целью повышения качества программирования. Эти недостатки затрудняют многократное использование программных компонентов, что делает программу длинной и сложной для обслуживания.

Инкапсуляция (от лат. in capsule — в оболочке) — это заключение данных и функционала в оболочку. В объектно-ориентированном программировании в роли оболочки выступают классы: они не только собирают переменные и методы в одном месте, но и защищают их от вмешательства извне.

Для выполнения арифметических функций в язык LD были добавлены функциональные блоки, которые выполняли операции сложения, умножения, вычисления среднего и т.д.

Сложные вычисления в этом языке невозможны. Недостатком является также то, что только маленькая часть программы умещается на мониторе компьютера или панели оператора при программировании.

Несмотря на указанные недостатки, язык LD относится к наиболее распространенным в мире, хотя используется для программирования только простых задач.

Диаграммы функциональных блоков, FBD

FBD является графическим языком и наиболее удобен для программирования процессов прохождения сигналов через функциональные блоки.

Язык FBD удобен для схемотехников, которые легко могут составить электрическую схему системы управления на «жесткой логике», но не имеют опыта программирования.

Функциональные блоки представляют собой фрагменты программ, написанных на IL, SFC или других языках, которые могут быть многократно использованы в разных частях программы и которым соответствует графическое изображение, принятое при разработке функциональных схем электронных устройств, см. Рис. 2.

Язык FBD может быть использован для программирования функций, функциональных блоков и программ, а также для описания шагов и переходов в языке SFC. Функциональные блоки инкапсулируют данные и методы, чем напоминают объектно-ориентированные языки программирования, но не поддерживают наследование и полиморфизм.

Все то, что во время компиляции или исполнения программы может содержать или обрабатывать значения различных типов — является полиморфным, например:

Но пожалуй, самое лаконичное определение полиморфизма, можно найти в книге Бенджамина Пирса «Типы в языках программирования»: Термин «полиморфизм» обозначает семейство различных механизмов, позволяющих использовать один и тот же участок программы с различными типами в различных контекстах.

Под контекстом, грубо говоря, понимается набор всех доступных переменных в текущем участке программы.

Типичным применением языка FBD является описание «жесткой логики» и замкнутых контуров систем управления.

Язык функциональных блоков является удобным также для создания и пополнения библиотеки типовых функциональных блоков, которую можно многократно использовать при программировании задач промышленной автоматизации.

К типовым блокам относятся блок таймера, ПИД-регулятора, триггера, генератора импульсов, фильтра, и т. п.

Последовательные функциональные схемы, SFC

SFC называют языком программирования, хотя по сути это не язык, а вспомогательное средство для структурирования программ.

Он предназначен специально для программирования последовательности выполнения действий системой управления, когда эти действия должны быть выполнены в заданные моменты времени или при наступлении некоторых событий. В его основе лежит представление системы управления с помощью понятий состояний и переходов между ними.

Язык SFC предназначен для описания системы управления на самом верхнем уровне абстракции, например, в терминах «Старт», «Наполнение автоклава», «Выполнение этапа № 1», «Выполнение этапа № 2», «Выгрузка из автоклава».

Язык SFC может быть использован также для программирования отдельных функциональных блоков, если алгоритм их работы естественным образом описывается с помощью понятий состояний и переходов.

Например, алгоритм автоматического соединения модема с коммутируемой линией описывается состояниями «Включение», «Обнаружение тона», «Набор номер», «Идентификация сигнала» и переходами «Если длинный — то ждать 20 сек», «Если короткий — перейти в состояние «Набор Номера» и т.д.

Источник

Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library

Персональные инструменты

IEC 61131-3

IEC 61131-3 — раздел (англ. Tier) международного стандарта IEC 61131 (также существует соответствующий европейский стандарт EN 61131), описывающий языки программирования для программируемых логических контроллеров. Третий раздел IEC 61131 описывает языки программирования и определяет два графических и два текстовых стандарта для языков программирования ПЛК.

Содержание

Обзор

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. В стандарт были введены несколько языков (а не один) для того, чтобы каждый пользователь мог применить наиболее понятный ему язык. Программисты чаще выбирают язык IL (похожий на ассемблер) или ST, похожий на язык высокого уровня Паскаль; специалисты, имеющие опыт работы с релейной логикой, выбирают язык LD, специалисты по системам автоматического управления (САУ) и схемотехники выбирают привычный для них язык FBD. Выбор одного из пяти языков определятся не только предпочтениями пользователя, но и смыслом решаемой задачи. Если исходная задача формулируется в терминах последовательной обработки и передачи сигналов, то для нее проще и нагляднее использовать язык FBD. Если задача описывается как последовательность срабатываний некоторых ключей и реле, то для нее нагляднее всего будет язык LD. Для задач, которые изначально формулируются в виде сложного разветвленного алгоритма, удобнее будет язык ST.

Описываемые языки программирования

Список инструкций (IL)

Текстовый язык. Аппаратно-независимый низкоуровневый ассемблероподобный язык. Считается устаревшим в третьей редакции. Пример синтаксиса:

Релейно-Контактные Схемы (LD)

Графический язык. Представляет собой программную реализацию электрических схем на базе электромагнитных реле.

Функциональные блоковые диаграммы (FBD)

Графический язык. Функциональный блок (ФБ) выражает некую подпрограмму. Каждый ФБ имеет входы (слева) и выходы (справа). Программа создается путем соединения множества ФБ.

Последовательностные функциональные диаграммы (SFC)

Графический высокоуровневый язык. Создан на базе математического аппарата сетей Петри. Описывает последовательность состояний и условий переходов.

Структурированный текст (ST)

Текстовый Паскалеподобный язык программирования Пример синтаксиса:

Типы данных

Переменные

Свойства переменных: RETAIN, CONSTANT, AT

Источник

Мэк 61131 3 что это

ГОСТ Р МЭК 61131-3-2016

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Programmable controllers. Part 3. Programming languages

Дата введения 2017-04-01

1 ПОДГОТОВЛЕН Негосударственным образовательным частным учреждением «Новая Инженерная Школа» (НОЧУ «НИШ») на основе перевода на русский язык англоязычной версии указанного в пункте 4 стандарта, который выполнен Российской комиссией экспертов МЭК/ТК 65, и Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении» («ВНИИНМАШ»)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 306 «Измерения и управление в промышленных процессах»

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 В настоящем стандарте часть его содержания может быть объектом патентных прав

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает синтаксис и семантику языков программирования программируемых контроллеров, определенных в МЭК 61131 (часть 1).

Функции ввода программы, тестирования, мониторинга, операционной системы и т.п. определены в МЭК 61131 (часть 1).

Настоящий стандарт устанавливает синтаксис и семантику унифицированного набора языков программирования для программируемых контроллеров (PC). Данный набор состоит из двух текстовых языков программирования, списка инструкций (IL) и структурированного текста (ST), и двух графических языков, релейно-контактных схем (LD) и функциональных блоковых диаграмм (FBD).

Дополнительный набор графических и эквивалентных текстовых элементов, именуемый последовательная функциональная схема (SFC), определяется для структурирования внутренней организации программ и функциональных блоков программируемого контроллера. Определены также элементы конфигурации, поддерживающие установку программ программируемого контроллера в системы программируемого контроллера. Кроме того, определены средства, облегчающие взаимодействие между программируемыми контроллерами и другими компонентами автоматизированных систем.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты*. Для недатированных ссылок применяют последнее издание ссылочного документа (включая изменения).

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 абсолютное время (absolute time): Комбинация времени суток и даты.

3.2 путь доступа (access path): Связь символического имени с переменной для реализации открытого взаимодействия.

3.3 действие (action): Логическая переменная или набор подлежащих выполнению операций вместе со связанной управляющей конструкцией.

3.4 блок действий (action block): Элемент графического языка, который использует входную логическую переменную для определения значения выходной логической переменной или разрешающее условие для действия в соответствии с предопределенной управляющей конструкцией.

агрегат (aggregate): Структурированная совокупность объектов данных, образующая тип данных.

массив (array): Агрегат, состоящий из объектов данных с идентичными атрибутами, на каждый из объектов данных можно уникально ссылаться с помощью индекса.

присваивание (assignment): Механизм для придания значения переменной или агрегату.

3.8 базовый тип (base type): Тип данных, тип функционального блока или класс, из которых наследуются или производятся дальнейшие типы.

3.9 число с основанием (based number): Число, представленное с конкретным основанием, отличным от 10.

3.10 двоично-десятичный код (binary coded decimal; BCD): Код десятичного числа, в котором каждая цифра представлена ее двоичным значением.

3.11 бистабильный функциональный блок (bistable function block): Функциональный блок с двумя устойчивыми состояниями, управляемый одним или более входами.

3.12 битовая строка (bit string): Элемент данных, состоящий из одного или более битов.

3.13 битово-строковый литерал (bit string literal): Литерал, который прямо представляет значение битовой строки типов данных BOOL, BYTE, WORD, DWORD или LWORD.

3.14 тело (body): Набор операций программного компонента.

3.15 вызов (call): Языковая конструкция, вызывающая выполнение функции, функционального блока или метода.

3.16 строка символов (character string): Агрегат, состоящий из упорядоченной последовательности символов.

3.17 символьно-строковый литерал (character string literal): Литерал, прямо представляющий значение символа или строки символов типов данных CHAR, WCHAR, STRING или WSTRING.

3.18 класс (class): программный компонент, состоящий из:

— определения структуры данных;

— набора методов, выполняемых над структурой данных.

комментарий (comment): Языковая конструкция для включения текста, не влияющего на выполнение программы.

3.20 конфигурация (configuration): Элемент языка, соответствующий системе программируемого контроллера.

3.21 константа (constant): Элемент языка, указывающий на элемент данных с фиксированным значением.

3.22 функциональный блок счетчика (counter function block): Функциональный блок, который накапливает значение числа изменений, определяемых на одном или более указанных выходов.

тип данных (data type): Набор значений вместе с набором допустимых операций.

3.24 дата и время (date and time): Дата с годом и время суток, представленные как отдельный элемент данных.

3.25 объявление (declaration): Механизм для определения элемента языка.

3.26 разделитель (delimiter): Символ или комбинация символов, используемая для разделения элементов языка программирования.

3.27 производный класс (derived class): Класс, создаваемый наследованием из другого класса.

3.28 производный тип данных (derived data type): Тип данных, созданный с использованием другого типа данных.

3.29 производный тип функционального блока (derived function block type): Тип функционального блока, созданный наследованием из другого типа функционального блока.

3.30 прямое представление (direct representation): Средства представления переменной в программе программируемого контроллера, из которых может быть прямо определено физическое или логическое расположение переменной.

3.31 двойное слово (double word): Элемент данных, содержащий 32 бита.

3.32 динамическое связывание (dynamic binding): Ситуация, в которой экземпляр вызова метода возвращается во время выполнения в соответствии с фактическим типом экземпляра или интерфейса.

3.33 оценка (evaluation): Процесс установления значения выражения, функции, выходных переменных сети или экземпляра функционального блока во время выполнения программы.

3.34 элемент управления выполнением (execution control element): Элемент языка, контролирующий поток выполнения программы.

3.35 задний фронт (falling edge): Часть временной диаграммы сигнала, где происходит переход логической переменной из 1 в 0.

3.36 функция (function): Элемент языка, который во время выполнения обычно вырабатывает результат в виде одного элемента данных и, возможно, дополнительные выходные переменные.

3.37 экземпляр функционального блока (function block instance): Экземпляр типа функционального блока.

3.38 тип функционального блока (function block type): Элемент языка, состоящий из:

— определения структуры данных, разделенной на входные, выходные и внутренние переменные; и

— набора операций или набора методов, выполняемых над элементами структуры данных при вызове типа функционального блока.

3.39 функциональная блоковая диаграмма (function block diagram): Сеть, узлы которой являются экземплярами функциональных блоков, графически представленные функции или вызовы метода, переменные, литералы и метки.

3.40 родовой тип данных (generic data type): Тип данных, представляющий более одного типа данных.

Источник

Мэк 61131 3 что это

ГОСТ Р МЭК 61131-7-2017

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Программирование нечеткого управления

Programmable controllers. Part 7. Fuzzy control programming

Дата введения 2018-09-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Негосударственным образовательным частным учреждением дополнительного профессионального образования «Новая инженерная школа» (НОЧУ «НИШ») на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии указанного в пункте 4 стандарта, который выполнен Российской комиссией экспертов МЭК/ТК 65 и Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении» (ВНИИНМАШ)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 306 «Измерения и управление в промышленных процессах»

Международный стандарт разработан Техническим комитетом МЭК ТК 65 «Измерение, управление и автоматизация в промышленных процессах».

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

Введение

Теория нечеткой логики применительно к вопросам управления называется нечетким управлением. Нечеткое управление представляет собой технологию, которая позволяет расширить возможности промышленной автоматики и пригодна для решения задач уровня управления, выполняемых, как правило, программируемыми контроллерами.

Нечеткое управление, скорее, основано на практическом применении знаний, представленных в так называемых базах лингвистических правил, чем на использовании аналитических моделей (эмпирических или теоретических). Применение нечеткого управления возможно при наличии специальных знаний, которые могут быть представлены математически. При этом становится возможным использование имеющихся знаний для усовершенствования технологических процессов и выполнения различных задач. Например, для:

— управления (замкнутые или разомкнутые системы, одна или несколько переменных в линейных или нелинейных системах);

— настройки параметров систем в интерактивном или автономном режиме;

— классификации и распознавания образов;

— принятия решений в режиме реального времени (отправить изделие на станок А или Б?);

— помощи операторам в принятии решения или при регулировании параметров;

— обнаружения и диагностики неисправностей систем.

Широкий спектр вариантов применения и естественный подход, основанный на приобретенном человеком опыте, делает нечеткое управление основным инструментом, который должен стать стандартом для потребителей программируемых контроллеров.

Кроме того, нечеткое управление может комбинироваться с классическими методами управления.

Применение нечеткого управления может иметь преимущества в тех случаях, когда отсутствует точная модель технологического процесса, аналитическую модель сложно рассчитывать в режиме реального времени или трудно разработать в принципе.

Другим преимуществом нечеткого управления является возможность непосредственного использования опыта, приобретаемого потребителем. Кроме того, отсутствует необходимость моделировать весь контроллер с использованием нечеткого управления, так как в некоторых случаях нечеткое управление применяется для интерполяции между последовательностью локально линейных моделей, для динамической адаптации параметров линейного контроллера, превращающих его в нелинейный, или, наоборот, для концентрации на определенной, требующей оптимизации функции имеющегося контроллера.

Нечеткое управление является многозначным управлением, которое не ограничивается значениями «истина» и «ложь». Поэтому нечеткое управление полезно при создании модели эмпирических знаний, определяющей, какие управляющие воздействия должны выполняться при заданном наборе входных сигналов.

Современная теория и уже внедренные системы нечеткого управления существенно различаются в части терминологии (определения), функций (функциональные возможности) и практической реализации (инструментарий).

Нечеткое управление применяется как при решении небольших и простых задач, так и в сложных проектах. Чтобы охватить все варианты использования, в настоящем стандарте функции соответствующей системы нечеткого управления отображаются в определенных классах соответствия.

Базовый класс определяет минимальный набор функций, который должен обеспечиваться всеми совместимыми системами. За счет этого упрощается обмен программами нечеткого управления.

Дополнительные стандартные функции определяются в расширенном классе. Программы нечеткого управления, использующие такие функции, могут быть перенесены между системами с использованием такого же набора функций только полностью, в противном случае возможен лишь частичный обмен. Настоящий стандарт не требует, чтобы все совместимые системы выполняли все функции расширенного класса, однако допускает возможность (частичного) переноса и предотвращение использования нестандартных функций. Поэтому совместимая система не должна предлагать нестандартные функции, которые могут быть выполнены с использованием стандартных функций базового и расширенного классов.

Чтобы не исключать системы, применяющие свои сложные функции из числа соответствующих настоящему стандарту и не препятствовать процессу дальнейшего развития, настоящий стандарт разрешает применять дополнительные нестандартные функции, которые не охвачены базовым и расширенным классами. Тем не менее такие функции должны быть перечислены стандартным способом для обеспечения простоты их распознавания как нестандартных функций.

Возможность переноса приложений нечеткого управления зависит от разных систем программирования, а также от характеристик систем управления. Эти зависимости приводятся в контрольном перечне данных, который должен быть предоставлен изготовителем.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает язык программирования приложений нечеткого управления, применяемый программируемыми контроллерами.

Целью настоящего стандарта является достижение изготовителями и потребителями общего понимания основных средств интегрирования приложений нечеткого управления в языки программируемых контроллеров в соответствии с МЭК 61131-3, а также возможности обмена переносимыми программами нечеткого управления между разными системами программирования.

Для достижения поставленной цели в приложении А приводится краткое описание теории нечеткого управления и нечеткой логики, необходимое для понимания настоящего стандарта. Пользователям настоящего стандарта, не знакомым с теорией нечеткого управления, может быть полезно сначала обратиться к приложению А.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты*.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями. Определения для элементов языка дополнительно приведены в МЭК 61131-3.

3.1 аккумуляция (accumulation)

агрегирование результатов (result aggregation): Объединение результатов лингвистических правил в конечный результат.

3.2 агрегирование (aggregation)

определение степени выполнения (determination of degree of firing): Объединение степени принадлежности всех индивидуальных подусловий в правиле для расчета степени выполнения условия правила.

3.3 активизация (activation): Процесс, которым степень выполнения условия воздействует на выходное нечеткое множество.

3.4 результат (conclusion)

следствие (consequent): Выходное значение лингвистического правила, то есть действие, которое должно выполняться (часть THEN правила нечеткого управления IF..THEN).

3.5 условие (condition)

предпосылка (antecedent): Выражение, включая подусловия, объединенные нечеткими операторами И, ИЛИ, НЕ.

3.6 четкое множество (crisp set): Особый случай нечеткого множества, в котором функция принадлежности принимает только два значения, обычно определяемые как 0 и 1.

3.7 дефаззификация (defuzzification): Преобразование нечеткого множества в числовое значение.

3.8 степень принадлежности (degree of membership): Значение функции принадлежности.

3.9 фаззификация (fuzzification): Определение степени принадлежности четкого входного значения лингвистических термов, определенных для каждой входной лингвистической переменной.

3.10 нечеткое управление (fuzzy control): Тип управления, алгоритм управления в котором основан на нечеткой логике.

[IEV 351-17-51, измененный]

3.11 нечеткая логика (fuzzy logic): Совокупность математических теорий, основанных на принципах нечеткого множества. Нечеткая логика является одним из типов бесконечнозначной логики.

3.12 нечеткий оператор (fuzzy operator): Оператор, используемый в теории нечеткой логики.

3.14 логический вывод (inference): Применение лингвистических правил к входным значениям с целью определения выходных значений.

3.16 лингвистический терм (linguistic term): В контексте лингвистического управления лингвистические термы определяются нечеткими множествами.

3.17 лингвистическая переменная (linguistic variable): Переменная, которая принимает значения из диапазона лингвистических термов.

3.18 функция принадлежности (membership function): Функция, которая в предметной области определяет степень принадлежности данному нечеткому множеству.

[IEV 351-17-52, измененный]

3.19 синглтон (singleton): Нечеткое множество, функция принадлежности которого равна единице в одной точке и нулю во всех других точках.

3.20 подусловие (subcondition): Элементарное выражение в форме переменной или терма «лингвистическая переменная IS лингвистический терм».

3.21 база правил (rule base): Набор лингвистических правил для достижения определенных целей.

3.22 весовой коэффициент (weighting factor): Значение в интервале 0. 1, которое устанавливает степень важности, достоверности, уверенности для лингвистического правила.

4 Интеграция в программируемый контроллер

В соответствии с разделом 5, приложения нечеткого управления, программируемые на языке нечеткого управления FCL, должны быть заключены в функциональные блоки (или программы), как это определено в МЭК 61131-3. В настоящем стандарте применяются понятия типов и экземпляров функциональных блоков, приведенные в МЭК 61131-3.

Типы функциональных блоков, определенные в языке нечеткого управления FCL, должны устанавливать входные и выходные параметры, а также специфические правила и описания нечеткого управления.

Соответствующие экземпляры функциональных блоков должны содержать специфические данные приложений нечеткого управления.

Источник