Разработка программного обеспечения ПЛК

Программирование ПЛК осуществляется на этапе разработки и внедрения системы АСУ ТП. Тем не менее, необходимость изменения программы в ПЛК возникает регулярно иногда и непредвиденно. Поэтому, написана она должна быть так, чтобы любой человек, а не только её автор мог в ней быстро разобраться и оперативно внести необходимые доработки.

Говорить о том, что программы написаны для ПЛК, не вполне корректно [18]. Все программы написаны человеком и предназначены для чтения человеком. Любые инструменты программирования дают в конечном итоге микропроцессору инструкции в его машинных кодах. Для него нет разницы, на каком языке написана программа. То есть, говоря о различных характеристиках языков программирования, имеют в виду их способность эффективно выражать мысли программиста.

В семидесятых годах прошлого века появилось множество языков для программирования ПЛК, ориентированных в первую очередь не на программистов, а на специалистов-технологов. В конце семидесятых годов сложилась крайне сложная ситуация. Каждый изготовитель ПЛК разрабатывал собственный язык программирования, поэтому ПЛК разных производителей были программно несовместимы, кроме того, существовала проблема аппаратной несовместимости. Замена ПЛК на продукт другого изготовителя превратилась в огромную проблему.

Покупатель ПЛК был вынужден использовать изделия только одной фирмы либо тратить силы на изучение разных языков и средства на приобретение соответствующих инструментов.

В итоге в 1979 году в рамках Международной Электротехнической Комиссии (МЭК) была создана специальная группа технических экспертов по проблемам ПЛК. Ей была поставлена задача – выработать стандартные требования к аппаратным средствам, программному обеспечению, правилам монтажа, тестирования, документирования и средствам связи ПЛК. В 1982 году был опубликован первый черновой вариант стандарта, который получил наименование МЭК 1131. Ввиду сложности получившегося документа, было решено разбить его на несколько частей. После перехода в 1997 году на пяти цифровые обозначения, в настоящее время выделяют следующие части стандарта МЭК 61131 [19]:

• МЭК 61131-1. Программируемые контроллеры. Часть первая. Общая информация. В Российской Федерации на базе этого стандарта разработан ГОСТ Р 51840–2001.

• МЭК 61131-2. Программируемые контроллеры. Часть вторая. Требования к оборудованию и испытаниям (ГОСТ Р 51841–2001).

• МЭК 61131-3. Программируемые контроллеры. Часть третья. Языки программирования.

• МЭК 61131-4. Программируемые контроллеры. Часть четвёртая. Руководства для пользователя.

• МЭК 61131-5. Программируемые контроллеры. Часть пятая. Технические характеристики средств обмена сообщениями.

• МЭК 61131-7. Программируемые контроллеры. Часть седьмая. Программирование нечёткого управления.

• МЭК 61131-8. Программируемые контроллеры. Часть восьмая. Руководства по применению и реализации языков программирования.

Шестая часть, МЭК 61131-6, зарезервирована для возможного использования в будущем.

Вопросам программирования посвящена третья часть стандарта «Языки программирования ПЛК». Рабочей группой МЭК было принято достаточно оригинальное решение. Из всего многообразия существовавших на момент разработки стандарта языков программирования ПЛК были выделены пять языков, получивших наибольшее распространение. Спецификации языков были доработаны, так что стало возможным использовать в программах, написанных на любом из этих языков стандартизованный набор элементов и типов данных. Такой подход МЭК не раз подвергался критике, но время доказало правильность этого решения. Реализация подобного подхода позволила привлечь к программированию одного и того же ПЛК специалистов различных областей знаний (и что особенно важно – различной квалификации): специалистов по релейной автоматике (и даже электриков), программирующих в LD, специалистов в области полупроводниковой схемотехники и автоматического регулирования для которых привычен язык FBD, программистов, имеющих опыт написания программ для компьютеров на языке ассемблера (ему соответствует язык IL для ПЛК), на языках высокого уровня (язык ST), даже далекие от программирования специалисты-технологи получили свой инструмент программирования – язык SFC. Хотя внедрение МЭК систем

программирования и не позволило полностью отказаться от услуг профессиональных программистов (впрочем такая цель и не ставилась), но зато позволило снизить требования к квалификации и соответственно затраты на оплату труда программистов ПЛК.

Стандартизация языков позволила (по крайней мере, частично) решить проблему зависимости пользователя ПЛК от конкретного изготовителя. Все современные ПЛК оснащаются средствами МЭК 61131-3 программирования, что упрощает работу пользователям контроллеров (можно использовать ПЛК различных фирм без затрат на переучивание) и одновременно снимает ряд проблем для изготовителей ПЛК (можно использовать компоненты ПЛК других изготовителей). Следует отметить, что некоторые старейшие изготовители ПЛК до сих пор вынуждены поддерживать свои собственные языки (системы программирования), однако все они, в той ли иной форме, стремятся обеспечить поддержку МЭК 61131-3. Стандарт существенно расширил возможности на рынке труда специалиста, занимающегося программированием ПЛК. Подобно тому, как автомеханик, имеющий стандартный набор инструментов, может браться за ремонт любого узла (кроме нестандартных) машины любой фирмы, так и специалист, изучивший языки МЭК 61131-3 сможет разобраться с программой любого современного ПЛК. Это позволило уменьшить как зависимость фирмы от специалиста по программированию ПЛК, так и специалиста от фирмы.

Еще одним важным положительным результатом стандартизации языков явилась возможность специализации изготовителей ПЛК как на производстве аппаратных средств ПЛК, так и на производстве средств программирования ПЛК.

Результаты такой специализации хорошо видны на примере индустрии персональных компьютеров: существуют компании выпускающие высококлассные аппаратные средства, они умеют делать это лучше других и не испытывают необходимости выпускать программное обеспечение, в то же время на рынке программных средств есть свои лидеры, вооруженные опытом и имеющимися у них технологиями. Благодаря стандартизации обеспечивается совместимость и в результате пользователь может свободно выбрать лучшие продукты, как из аппаратных, так и из программных средств.