книги / Моделирование электротехнических систем и систем автоматики

Рис. 90. Схема программы последовательного запуска контроллером LOGO Siemens 3 конвейеров в конвейерной линии

В алгоритме этой модели пусковая кнопка оператора подключена к каналу I1. Кнопкой I2 производится экстренная остановка всех конвейеров в конвейерной линии при срабатывании кабель-троссового выключателя, подключенного к этой кнопке. Кнопкой I3, подключенной к кнопке «стоп», производится последовательный останов конвейеров в конвейерной линии. Этот останов конвейеров выполняется в порядке, обратном порядку их запуска.

Проверка работоспособности программы, представленной в форме имитационной модели, всегда выполняется средствами симуляции того программного пакета, в котором эта модель разрабатывалась. Например,

разработка такой модели для контроллера Zelio-Logic2 выполняется в программном пакете ZelioSoft2. Для этой цели в главном меню этого пакета предусмотрена клавиша 2, при нажатии на которую модель переводится в режим симуляции. После это-

151

го в верхней правой части рабочего поля модели появляются дополнительные кнопки «RUN» и «STOP» Кнопкой RUN производится запуск модели в работу, кнопка STOP эту работу останавливает. Для возврата в режим редактирования алгоритма модели предусмотрена кнопка 1.

Переход в режим симуляции для имитационной модели, разработанной для контроллера серии LOGO Siemens в программном пакете Logo Soft, выполняется из позиции главного меню Tools с отметкой позиции Simulation.

При этом в нижней части рабочего поля модели появляются кнопки 1, 2, 3, 4. Запуск модели в работу производится нажатием

кнопки 2. Кнопкой 3 производится полный останов симуляции. Нажатием кнопки 4 процесс симуляции только приостанавливается. Кнопка 1 предназначена для контроля питания.

Для загрузки готовой программы (отлаженной имитационной модели) в контроллер предварительно необходимо обеспечить канальную связь между контроллером и компьютером. Эта связь выполняется через COM порт специальным кабелем, изготовленным по стандартному протоколу связи RS-232.

Связь компьютера с контроллером при пересылке программы обеспечивается только в одном направлении с помощью кнопок, расположенных в строке основных функциональных клавиш рабочего

окна программного пакета Logo Soft. Кнопкой 1 обеспечивается пересылка программы из компьютера (РС) в контроллер (LOGO). Обратная пересылка производится при нажатии на кнопку 2. В процессе передачи данных компьютер переходит в режим работы ONLINE, при этом проверяется наличие необходимых параметров в линии связи.

152

Для загрузки готовой программы (отлаженной имитационной модели) в контроллер Zelio-Logic2 его также необходимо подключить через соответствующий кабель к COM порту компьютера. Для пересылки этой программы необходимо раскрыть позицию Transfer в главном меню рабочего окна программного пакета ZelioSoft2 и в раскрывшемся подменю выбрать одну из позиций: PC > Module или Module > PC. Все остальные действия при передаче данных от компьютера к контроллеру остаются такими же.

Рассмотренные нами примеры использования компьютерных моделей как программных средств относятся только к контроллерам, выполняющим функции релейных автоматов. Совокупность таких контроллеров не может быть объединена в сеть управления. Для этой цели используют другие контроллеры, с более развитым программным обеспечением и с большим ресурсом оперативной памяти. Примером такого контроллера может быть контроллер серии ADAM-4000, для управления работой которого используют программный пакет «Adam OPC Server». Типовой ряд контроллеров серии ADAM-4000 содержит несколько модулей различного функционального назначения. Рассмотрим принцип применения имитационных моделей при программировании модуля ADAM-4050 как модуля дискретного ввода-вывода. Программирование работы этого модуля начинается с обеспечения его конфигурации, которая осуществляется с помощью программного пакета Adam OPC Server. Структура окна для конфигурации модуля ADAM-4050 показана на рис. 91.

153

Рис. 91. Структура рабочего окна Config ADAM OPC для конфигурации модуля ADAM-4050

Программный пакет Adam OPC Server привязывает внутреннюю структуру модуля ADAM-4050 к параметрам виртуального устройства, которому присваивается уникальное имя «Device1» и назначается уникальный адрес обращения к этому устройству. Кроме того, устройство Device1 привязывается к конкретному COM порту компьютера.

Внутренняя структура функционального модуля ADAM4050 представлена совокупностью каналов, каждый из которых имеет уникальное имя. Так, каналам дискретного ввода этого модуля присваивается имя BitIn_00 – BitIn_06, а каналы дискретного вывода соответственно поименованы, как BitOut_00 – BitOut_07. Таким образом, программа Adam OPC Server упаковывает общую структуру каналов модуля ADAM-4050 в одну переменную с именем Device1. Для передачи параметра Device1 по каналу связи между модулем и компьютером используется дополнительный программный пакет OPC Link, который к струк-

154

туре параметра Device1 добавляет признаки начала и конца телеграммы (стартовый и стоповый биты) и контрольную сумму, необходимую для безошибочной передачи этой телеграммы по каналу связи. Новой структуре передаваемых данных присваивается имя «Adam1», по которому она пересылается, как телеграмма, по каналу связи в компьютер. Структура телеграммы Adam1, формируемая пакетом OPC Link, показана на рис. 92.

Рис. 92. Структура телеграммы в сеансе связи с программой OPC Link

Программный пакет InTouch, который используется для построения имитационной модели, через последовательный порт компьютера воспринимает переданную телеграмму и добавляет символ «i» к канальным элементам параметра Device1. Совокупности измененных канальных параметров присваивается имя «Item». Структура телеграммы, принятой (переданной) программой InTouch, показана на рис. 93.

Рис. 93. Структура телеграммы в сеансе связи с программой InTouch

Программный пакет InTouch связывает переменную Item с другой переменной, которая носит название Tagname. Эта переменная представляет собой совокупность имен переменных модели (тэгов), которые объединяются под этим именем по типу формируемого сигнала. Так, например, согласно структуре информационного обмена, представленной на рис. 94, в пе-

155

ременную Tagname объединяются только параметры дискретного типа, так как только такие параметры могут быть восприняты микроконтроллерным модуля ADAM-4050. Параметр Tagname определенной подпрограммой пакета InTouch осуществляет привязку конкретного параметра модели к необходимому структурному элементу параметра Item. Например, дискретная переменная модели с именем «Zeleniy» структурно привязывается к элементу iBitOut_00 как каналу дискретного вывода в модели.

Рис. 94. Схема информационного обмена между элементами телеграммы и программой InTouch

Таким образом, все переменные модели определенного типа, созданные в программном пакете InTouch, привязываются по вышеописанной схеме к переменной Item, которая должна соответствовать типу передаваемых данных. Кроме того, эта переменная должна быть согласована по типу и структуре с переменной Device, структура которой определяется программами OPC Server и OPC Link. Поэтому имитационные модели, созданные в программном пакете InTouch, могут быть программными средствами управления работой микропроцессорных устройств только в том случае, если для них существуют не только необходимые микропроцессорные модули, но и программные пакеты типа OPC Server и OPC Link, созданные для этих модулей.

Рассмотренный нами пример демонстрирует вариант использования компьютерных моделей как программных средств для контроллеров, объединенных в распределенную сеть только по физическому протоколу (протокол связи RS-485). Однако бо-

156

лее совершенные системы управления используют сети управления с протоколами более высокого уровня, в которых средства управления связаны между собой по принципу «ведущийведомый». Модели, созданные на языке CoDeSys, связываются с контроллерами именно по такому принципу.

Для примера рассмотрим имитационную модель, созданную на этом языке для управления работой микроконтроллерами серии «ОВЕН», которые управляют работой кабины лифта. Такая модель, созданная в самом простом варианте, показана на рис. 95.

Рис. 95. Схема программы (имитационной модели) регистрации этажного положения кабины лифта

Принцип работы этой модели состоит в том, что при нажатии на кнопки К1 или К2 кабина лифта начинает перемещаться в одном из направлений (вверх или вниз). Положение лифта на каждом этаже регистрирует импульсный датчик К3. Импульс от этого датчика поступает на вход CU счетчика schet. Числовое

157

содержание этого счетчика отражается на стрелочном индикаторе 1, расположенном на объектном приложении к этой модели. На этом же приложении отражается состояние кнопок: К1, К2 и К3.

Представленная модель относится к комбинированному типу, так как состоит из схемной, объектно-модульной и аналитической части. Эта модель создается в компьютере на базе программного пакета CoDeSys и по отдельному каналу связи записывается в оперативную память микроконтроллера серии «ОВЕН».

Структура связи контроллера «ОВЕН» с его портами определяется схемой его конфигурации, которая для нашей задачи имеет вид, представленный на рис. 96. В этой структуре пусковые кнопки К1 и К2 лифта подключаются к каналам дискретного ввода контроллера, которым присваивается соответственно имя «%IX0.0» и «%IX0.1». Импульсный датчик К3 подключен

ктакому же каналу с именем «%IX0.2». Катушки управления приводом перемещения кабины лифта L1 и L2 подключаются

кканалам порта дискретного вывода контроллера с именем «%QX1.0» и «%QX1.1». Каждому из перечисленных каналов контроллера присваивается тип «BOOL», потому что к этим портам подключаются внешние устройства, работающие по принципу «включено-выключено». В этой конфигурации могут быть включены элементы и другого типа, однако в нашей модели они не присутствуют.

Взаимодействие элементов модели в процессе перемещения кабины лифта описывается аналитической частью алгоритма этой модели.

158

Рис. 96. Конфигурация привязки параметров модели к портам контроллера «ОВЕН»

Аналитическая часть программы модели состоит из набора следующих команд:

-----------------------------------(раздел описания данных)------------

VAR

K1: BOOL;

K2: BOOL;

K3: BOOL;

SC: REAL; END_VAR

-------------------------------------(программа модели)------------------

0001 K1:=%IX 0.0;

0002 K2:=%IX 0.1;

0003 K3:=%IX0.2;

0004 IF K1 THEN %QX1.0=1; %QX1.1:=0; END_IF;

0005 IF K2 THEN %QX1.1:=1; %QX0.0:=0; END_IF;

0006 IF NOT K1 AND NOT K2 THEN %QX1.0=0; %QX1.1=0; END_IF;

159

Командами 0001 и 0002 параметрам К1 и К2 передается состояние пусковых кнопок, подключенных к нулевому и первому каналам модуля дискретного ввода. Аналогично командой 0003 параметру К3 передается состояние импульсного датчика этажного положения кабины лифта.

Командой 0004 проверяется логическое состояние параметра К1. Если этот параметр находится в состоянии TRUE (кнопка К1 нажата), то командой %QX1.0=1 запускается привод кабины лифта в направлении подъема, и одновременно другой командой %QX1.1:=0 блокируется включение этого привода в другом направлении. При движении кабины лифта вверх на каждом этаже датчик К3 будет создавать импульс, который будет увеличивать числовое содержание SC счетчика. Параметр SC будет передан подпрограмме Visu программного пакета CoDeSys, которая на мониторе компьютера меняет положение стрелки указателя 1.

Аналогично командой 0005 проверяется логическое состояние параметра К2 и при его истинном состоянии выключается катушка L1 и включается другая катушка L2. В этом случае кабина лифта движется вниз, показания счетчика (параметра SC) уменьшаются.

Командой 0006 проверяется одновременное отключенное состояние кнопок К1 и К2. В случае наличия такого состояния катушки L1 и L2 отключаются, в результате чего кабина лифта останавливается.

Мы рассмотрели несколько вариантов имитационных моделей, предназначенных для управления с помощью контроллеров определенным технологическим процессом. Во всех этих случаях эти модели выполняют роль управляющих программ для микропроцессорных систем или обеспечивают визуализацию управляемого технологического процесса. Благодаря наличию таких моделей отпала необходимость в разработке и применении физических моделирующих устройств, которые продолжительное время выполняли те же самые функции.

160