В статье рассматривается три компонента управления движением: контроллер управления движением, специализированное программное обеспечение (ПО) соответствующее IEC-61131-3 и PLCopen, модули ввода/вывода.
Рассмотрим более подробно каждую составляющую на примере оборудования YASKAWA:
Контроллер управления движением\машиной MP3300IEC (Motion\Machine Controller), основанный на стандарте IEC-61131-3, имеет обширный функционал, который используется для решения задач синхронного управления и точного позиционирования, управления скоростью и моментом двигателя. Кроме того, у MP3300iec есть встроенные промышленные протоколы: MECHATROLINK-III, MODBUS TCP, ETHERNET/IP;
ПО MotionWorks IEC 3 позволяет оптимизировать затраты времени на программирование. Сокращение времени происходит благодаря библиотекам PLCopen Part 4, встроенному редактору CAM-таблиц, отладчика, конфигуратора оборудования и т.п.;
Система SLIO – это решение для удаленного ввода-вывода, которое позволяет быстро и просто интегрировать оборудование в уже существующую систему, заведя на модули сигналы с дискретных/аналоговых датчиков, различных счетчиков (master-оси) и т.д. Подключение к контроллеру может быть осуществлено через промышленные протоколы: MECHATROLINK-III, MODBUS TCP, ETHERNET/IP.
В последней версии ПО MotionWorks, автоматически конфигурируются модули VIPA SLIO, добавляемые в сеть, что освобождает программистов от утомительной задачи ручного ввода данных для модулей ввода-вывода.
По сравнению с предыдущим поколением контроллеров MP2300iec/MP2310iec скорость передачи данных у MP3300iec выросла в 10 раз, благодаря цифровому интерфейсу MECHATROLINK-III со скростью передачи данных 100 Мб/с. Повышение скорости передачи данных повышает быстроту реакции системы и точность синхронизации приводов.
Контроллер движения MP3300iec и входы\выходы SLIO
«Мы думаем об этих трех продуктах как о первой ступени нового поколения. Каждый из них обратно совместим с подавляющим большинством компонентов Yaskawa, которые наши клиенты уже успешно используют, и все же они представляют собой настоящий шаг вперед в возможностях. Разработка этих продуктов была вызвана быстрым увеличением потребительского спроса на общую эффективность оборудования (OEE). Скорость, производительность и простота использования очень важны, но сегодняшние пользователи также сосредоточены на том, насколько быстро они получат отдачу от своих инвестиций в автоматизацию. Мы создали эти продукты не только для того, чтобы поднять планку, но и для повышения производительности таким образом, чтобы это оказало влияние на прибыль клиента» - говорят разработчики оборудования YASKAWA.
Перед началом написания программы необходимо подготовить конфигурацию оборудования (Hardware Configuration). При добавлении оборудования в окне конфигурации, в проекте автоматически создаются переменные для дальнейшей работы. Для добавления оборудования необходимо войти в Hardware Configuration (HC), нажать правой кнопкой мыши на вкладку Mechatrolink-III (ML3) и выбрать строку Add Device (добавить устройство).
Добавление устройства в группу MECHATROLINK-III
В появившемся окне в разделе Yaskawa I/O Device выбираем вкладку IM053ML:
Выбор модуля IM053ML из списка доступного оборудования
Присваиваем устройству уникальный для сети ML3 в диапазоне от 3 до 64:
Присваивание удаленным модулям номера в сети MLIII
После конфигурирования головного модуля, можно добавлять необходимые модули VIPA из каталога оборудования справа. Для примера добавим следующие модули: дискретные модули входа и выхода, аналоговые модули входа и выхода и модуль счетчика. Все добавленные модули отображаются графически и представлены в виде списка. Сохраняем HC нажимая кнопку с дискетой (Save) для сохранения созданной конфигурации.
Пример добавления модулей VIPA
После сохранения конфигурации во вкладке Global Variables автоматически создаются переменные для каждого из добавленных модулей.
Вкладка Global Variables после конфигурации оборудования
IEC 61131-3 включает следующие языки программирования:
LD (лестничная диаграмма). Был изобретён в прошлом столетии, но до сих пор не потерял своей актуальности за счёт простой дискретной логики, которая может быть реализована в реле и таймерах;
ST (структурированный текст). Этот язык похожий на Паскаль и ориентирован на программистов высокого уровня. Поддерживает массивы, преобразование типов данных, конструкции CASE, ELSE, ELSEIF, EXIT, FOR, IF, REPEAT, RETURN WHILE и прочие интуитивно понятные любому программисту операторы;
FBD (функциональные блоковые диаграммы). Программа на этом языке выглядит как схема, которая состоит из набора функциональных блоков, связанных между собой через входы и выходы или переменные. Подходит для инженеров-технологов за счёт своей наглядности.
SFC (диаграмму последовательных функций). Визуально программа похожа на блок-схему алгоритма на котором отображены отдельные шаги (программные блоки), где переходы между этими блоками осуществляется по определённым условиям. Любой программный блок и условие перехода являются подпрограммой на любом из языков стандарта IEC 61131-3;
Впервые в истории промышленного управления – программирование автоматической системы управления технологическим процессом (АСУ ТП), независимо от типа контроллера, может быть реализовано с одним и тем же стандартом, а программы, созданные с этим стандартом, можно легко перенести из одной системы управления на другую.
Пример программы на языке ST
Благодаря использованию открытого стандарта PLCopen IEC 61131-3 пользователи могут выбирать оборудование, не привязываясь к конкретному производителю, так как написанную программу можно легко перенести с одного контроллера на другой. Последняя версия международного стандарта программирования промышленного оборудования МЭК 61131-3 (IEC 61131-3) предоставляет языки для программируемых логических контроллеров (ПЛК, PLC) и программируемых контроллеров автоматизации (PAC). Современные среды разработки позволяют программистам АСУ ТП полностью моделировать свою программу и человеко-машинный интерфейс (HMI), чтобы гарантировать работоспособность системы.
Благодаря современному стандарту больше не нужно быть привязанным к одному поставщику оборудования и программному обеспечению. Прикладные программы АСУ ТП, разработанные в соответствии со стандартами IEC 61131-3 и PLCopen, можно переносить из одной интегрированной среды разработки (IDE) в другую. По последним подсчетам, платформа, соответствующая IEC 61131-3 / PLCopen, используется более чем 350 производителями.
Пример переноса программы из MotionWorks IEC 3 Pro. Для переноса программы необходимо нажать на вкладку File -> Import в открывшемся окне необходимо выбрать графу Extended IEC 61131-3 Export и нажать OK.
Импорт программы в MotionWorks
Простота автоматической конфигурации оборудования и системы ввода-вывода существенно экономит время и упрощают задачу подготовки проекта к написанию программы. Стандарт IEC 61131-3 позволяет инженеру-программисту использовать в проекте несколько языков программирования, у которых единое пространство памяти. Использование открытого стандарта позволяет переносить программу с контроллера стороннего производителя (поддерживающего IEC 61131-3) на контроллер движения YASKAWA без потери данных.
