工业控制软件通信模型

简介: 工业控制软件通信模型

工业控制软件通信模型


可编程控制器的通信方式有以下3种。

(1)同一程序内变量的通信。程序之间直接用一个程序元素的输出连接到另一个程序元素输入的通信。这种通信可以在程序、功能块、功能等组织单元之间进行,如图

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(2)同一配置下变量之间的通信。变量只在同一配置下不同程序之间的通信可以通过该配置下的全局变量实现,如图所示。变量a经过配置中的全局变量x,将变量的值传送到另一程序的变量b中。

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(3)不同配置下的变量通信。为了实现不同配置下变量的通信,可采取两种方法,即如图

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IEC 61131-3标准规定的通信模型,不仅在IEC编程系统内部提供了灵活、便捷的通信手段,而且还有效地支持了IEC编程系统的功能扩展对通信提出的要求,更好适应未来控制系统对编程系统的要求。


IEC 61131-3的编程语言是IEC工作组对世界范围的PLC厂商的编程语言进行了分析借鉴和吸收,吸收了C语言、PASCAL等高级编程语言在数据结构、程序结构、指令等方面的表示方式(主要指的是ST语言),进而形成的一套针对工业控制系统的编程语言国际标准。它既适合于PLC,也适合于更广泛的工业控制领域。选择何种语言编程,与程序设计人员的背景、所面对的控制问题、对这个控制问题的描述程度、控制系统的结构,以及与其他人员和部门的接口等有关。


在IEC 61131-3中编程语言部分规范了4种编程语言,并定义了这些编程语言的语法和句法。这4种编程语言是:文本化语言2种,即指令表语言IL和结构化文本语言ST;图形化语言2种,即梯形图语言LD和功能块图语言FBD。由于要求控制设备完整地支持这4种语言并非易事,所以标准中允许部分实现,即不一定要求每种PLC都要同时具备这些语言。虽然这些语言最初是用于编制PLC逻辑控制程序的,但是由于PLCopen国际组织及专业化软件公司的努力,这些编程语言也支持编写过程控制、运动控制等其他应用系统的控制任务编程。


在IEC 61131-3标准中,顺序功能图SFC是作为编程语言的公用元素定义的。因此,许多文献也认为IEC 61131-3标准中含有5种编程语言规范,而SFC是其中的第三种图形编程语言。这里首先对SFC进行介绍。


一般而言,即使一个很复杂的任务,采用这5种编程语言的组合,是能够编写出满足控制任务功能要求的程序的。因此,IEC 61131-3标准中的5种编程语言也是充分满足了控制系统应用程序开发的需要。


顺序功能图最早由法国国家自动化促进会提出,它是针对顺序控制系统的控制调节和过程,提出的一套表示逻辑控制功能的方法。该方法精确严密、简单易学,因此,很快就被广大的设计人员接受,并被纳入一些国家和国际组织的标准。


顺序功能图把一个程序的内部组织加以结构化,在保持其总貌的前提下将一个控制问题分解为若干可管理的部分。它由3个基本要素构成:步(Steps)、动作块(Action Blocks)和转移(Transitions)。每一步表示被控系统的一个特定状态,它与动作块和转移相联系。转移与某个条件(或条件组合)相关联,当条件成立,转移前的上一步便处于非激活状态,而转移至的那一步则处于激活状态。与被激活的步相联系的动作块,则执行一定的控制动作。步、转移和动作块这三要素可由任意一种IEC编程语言编程,包括SFC本身。图6.11所示为用西门子S7-GRAPH编辑的SFC程序(S7-GRAPH与IEC 61131-3标准中的SFC还是有一些不同)。

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采用SFC编程的关键是将控制任务分解为一系列符合IEC标准的步、确定步转换的条件及在每个步要执行的动作。这些步可以包括单一序列、选择序列、并行序列或它们的组合。在采用SFC编程时,步既包含实现控制功能所要经历的状态(过程)及在这些步所要执行的控制动作,也也可以包括控制系统出现故障、异常或程序本身出错时所对应的状态,在这些步中,可以进行异常处理,处理完成后,状态可以转移到初始步或某个指定的步。


一般只有中、高档的PLC才支持SFC编程,而且,SFC程序占用资源较多,程序的执行效率也较低。

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