Методика проведения занятия по учебной практике Тема: «Изучение программного комплекса CoDeSys»

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Ростовской области

«Сальский индустриальный техникум»

Методика

проведения занятия по учебной практике

ПМ 04«Разработка и моделирование несложных систем автоматизации с учетом специфики технологических процессов»

Тема:«Изучение программного комплекса CoDeSys.»

Специальность 15.02.07 «Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)

,

Автор: преподаватель ГБПОУ РО «СИТ» Бардаков Д.Н.

Сальск, 2018г.

Аннотация

В условиях роста технического уровня производств и внедрения комплексной автоматизации технологических процессов особую актуальность приобретают вопросы качественной подготовке специалистов, занятых в сфере эксплуатации и проектирования систем автоматизации.

Целью данного занятия является научить студентов, обучающихся по специальности 15.02.07 «Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)», правильно и обоснованно применять свои знания и навыки, полученные при изучении профессионального модуля ПМ 04«Разработка и моделирование несложных систем автоматизации с учетом специфики технологических процессов», в своей профессиональной деятельности.

Данная методическая разработка, предназначена для преподавателей средних специальных учебных заведений. В ней раскрыто планирование, содержание и ход проведения занятия по учебной практике, представляющей собой занятие практической направленность с применением информационно-иллюстративного метода выполнения практических работ.

Методическая разработка включает в себя такие разделы как: введение, сценарий проведения урока, заключение, список литературы, приложения. В работе изложены основные методические приемы, используемые при разработке, подготовке и проведению уроков. Занятие представляет собой урок по формированию профессиональных и общих компетенций.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Методическая разработка занятия по учебной практике на тему: «Изучение программного комплекса CoDeSys» по ПМ 04 «Разработка и моделирование несложных систем автоматизации с учетом специфики технологических процессов», специальность 15.02.07 «Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)», составлена в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования и рабочей программы по профессиональному модулю.

Тема актуальна т.к. в современных условиях для успешного выполнения профессиональной деятельности и решения профессиональных задач, специалист среднего звена по специальности 15.02.07 «Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)», должен обладать глубокими и осмысленными теоретическими и практическими знаниями, профессиональными компетенциями.

Активизация познавательной деятельности, формирование профессионального мышления является предпосылкой успешной деятельности специалиста.

Высокий уровень мышления выпускника порождает потребность в профессиональном и личностном саморазвитии, в продолжение своего образования, формирует умение самостоятельно действовать и принимать решения.

Научная и интересная подача материала с активным привлечением студентов, самостоятельность выполнения работы, работа с инструментальным программным комплексом промышленной автоматизации CoDeSys, способствует активной мыслительной деятельности, формированию профессиональных компетенций в области эксплуатации систем автоматизации.

В условиях роста технического уровня производств и внедрения комплексной автоматизации технологических процессов особую актуальность приобретают вопросы качественной подготовке специалистов, занятых в сфере эксплуатации и проектирования систем автоматизации.

Применение средств вычислительной техники для автоматизации производственных процессов позволяет вывести производство на качественно новый уровень, при котором управление осуществляется автоматическими и автоматизированными системами, охватывающими полный цикл производства.

На сегодняшний день промышленная автоматизация связана с очень широким спектром продукции для автоматизации процессов. Программируемые контроллеры, частотные регуляторы, терминалы, температурные регуляторы, различные типы датчиков, реле и т.д. Это далеко не полный список оборудования, способного решить любую задачу автоматизации.

Системы автоматизации находят применение в различных областях: системы промышленной автоматизации, дорожные информационные системы, банковские технологии, медицинское оборудование, кассовые аппараты, компьютерное оборудование, системы распознавания и во многих других областях.

Разработкой и выпуском средств автоматизации занимаются такие известные фирмы, как: Omron, Samsung, Siemens Milltronics, Advantech, IBM, Grayhill, Hirschmann, Hilscher, WAGO, MiTAC, Traco Power, M-Systems, Fastwel, ProSoft, Bopla, ADDI-DATA, Schroff, SanDisc, Pepperl+Fuchs Elcon, Scaime, National Instruments, ISA, Interpoint, Zicon Electronics, Danfoss, Artesyn Technologies, Diamond Systems, VMIC, Lambda, Dataforth, Scaime, IEE, Indukey, Octagon Systems, и другие. Это далеко не полный список фирм, участвующих в разработке современных средств автоматизации.

В данном занятии рассмотрены принципы разработки и моделирования систем автоматизации технологических процессов и мехатронных систем; приведены основные понятия теории управления, назначение, принципы построения и математическое описание контуров автоматического регулирования; представлены динамические характеристики элементов и систем управления. Дана классификация технических средств систем автоматизации: датчиков технологических величин, исполнительных устройств, технологических контроллеров и показана их взаимосвязь с интегрированной системой проектирования и управления АСУ ТП. Приведены примеры проектирования систем автоматизации отдельных технологических параметров.

Целью разработки данного занятия является научить будущего специалиста правильно и обоснованно применять свои знания и навыки, полученные при изучении профессионального модуля, в своей профессиональной деятельности.

ХОД ЗАНЯТИЯ

СТРУКТУРА И ПЛАН ПРОВЕДЕНИЯ УРОКА

Профессиональный модуль 04 «Разработка и моделирование несложных систем автоматизации с учетом специфики технологических процессов».

Тема: «Изучение программного комплексаCoDeSys»

Группа: АТП 32

Тип урока: учебная практика.

Методы и приемы: инструктивно-практический, практико-ориентированный.

Формы реализации метода: Компьютер, инструментальный программный комплекс промышленной автоматизации CoDeSys

Материально – техническое обеспечение урока:

Персональные компьютеры - 8 шт.

Ноутбук

Проектор

Место проведения занятия: Лаборатория №4 «Автоматического управления, цифровой схемотехники и проектирования цифровых устройств, монтажа, наладки, ремонта и эксплуатации систем автоматического управления», ГБПОУ РО «Сальский индустриальный техникум».

Время проведения занятия: 270 мин.

Цели урока:

Методические:

Применение комплекса методов обучения.

Использование практико-ориентированных технологий.

Активизация самостоятельной деятельности студентов в ходе занятия.

Дидактические:

Повысить учебную и познавательную мотивацию студентов, повысить эффективность обучения.

Углубить и расширить знания студентов для решения профессиональных задач.

Способствовать формированию профессиональных и общих компетенций будущих специалистов.

Занятие направленно на наработку и формирование:

Практического опыта:

освоение общих навыков работы в инструментальный программный комплекс промышленной автоматизации CoDeSys;

получить начальные знания в программировании в инструментальный программный комплекс промышленной автоматизации CoDeSys;

разработки прикладной программы в среде CoDeSys;

эмуляции проекта средствами CoDeSys.

Умений:

пользоваться инструментальным программным комплексом промышленной автоматизации CoDeSys;

осуществлять рациональный выбор методов программирования в среде CoDeSys;

осуществляется запуск инструментального программного комплекса промышленной автоматизации CoDeSys;

осуществляется отладку инструментального программного комплекса промышленной автоматизации CoDeSys.

Знаний:

языки программирования стандарта МЭК-61131;

основыязыка IL (Instruction list);

основыязыка SFC (Sequential Function Chart).

Данный урок способствует формированию профессиональных компетенций таких как:

ПК 4.1. Проводить анализ систем автоматического управления с учетом специфики технологических процессов.

ПК 4.2. Выбирать приборы и средства автоматизации с учетом специфики технологических процессов.

ПК 4.3. Составлять схемы специализированных узлов, блоков, устройств и систем автоматического управления.

ПК 4.4. Рассчитывать параметры типовых схем и устройств.

ПК 4.5. Оценивать и обеспечивать эргономические характеристики схем и систем автоматизации.

ОК 2.Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникативные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчинённых) за результат выполнения задания.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышения квалификации.

ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

Обоснование вида занятия

Данный вид занятия «Изучение программного комплекса CoDeSys» преследует целью ознакомления с программой CoDeSys в процессе составления простой программы арифметических операций (+,-, *, / ) на языках программирования стандарта МЭК 61131-3, применение полученных знания для решения производственных ситуационных задач в формировании соответствующих профессиональных и общих компетенций будущих специалистов, а именно:

пользоваться инструментальным программным комплексом промышленной автоматизации CoDeSys;

осуществлять рациональный выбор методов программирования в среде CoDeSys;

осуществляется запуск инструментального программного комплекса промышленной автоматизации CoDeSys;

осуществляется отладку инструментального программного комплекса промышленной автоматизации CoDeSys.

проводить анализ поставленной задачи и выбирать оптимальные языки программирования стандарта МЭК-61131;

понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

работать в коллективе и в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), результат выполнения заданий.

Структура занятия:

1.Организационный момент:

приветствие;

проверка отсутствующих;

заполнение журнала;

проведение инструктажа по технике безопасности с заполнением журнала по ТБ.

Мотивация:

сообщение темы, цели урока.

3.Повторение пройденного материала:

методом фронтального опроса и ответов на билеты;

проверка самостоятельных работ (докладов).

4.Изучение нового материала:

формированием новейших понятий и способов действий в виде лекции.

5.Основная часть:

выполнение практических работ;

оформление практической работы;

закрепление материала методом фронтального опроса.

6.Заключительная часть:

домашнее задание;

подведение итогов.

СЦЕНАРИЙ ПРОВЕДЕНИЯ ЗАНЯТИЯ

1.Организационный момент.

После того, как все участники заняли свои места, преподаватель приветствует студентов:

«Добрый день, уважаемые студенты!»

Проверяем отсутствующих и заполняем журнал

Проводим инструктаж по технике безопасности с заполнением журнала по ТБ. (см. приложение №1)

2.Мотивация.

Тема практического занятия «Изучение программного комплекса CoDeSys», который используется при программировании ПЛК для автоматизации практически любых технологических процессов. Целью урока является научиться программировать в среде CoDeSys и приобрести практические навыки для формирование следующих профессиональные компетенции:

ПК 4.1. Проводить анализ систем автоматического управления с учетом специфики технологических процессов.

ПК 4.2. Выбирать приборы и средства автоматизации с учетом специфики технологических процессов.

ПК 4.3. Составлять схемы специализированных узлов, блоков, устройств и систем автоматического управления.

ПК 4.4. Рассчитывать параметры типовых схем и устройств.

ПК 4.5. Оценивать и обеспечивать эргономические характеристики схем и систем автоматизации.

ОК 2.Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникативные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчинённых) за результат выполнения задания.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышения квалификации.

ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

3. Повторение пройденного материала

Троим студентам раздаются билеты (см. приложение №2), с остальными студентами проверка пройденного материала осуществляется методом фронтального опроса:

1.Назовите определение технологического процесса

2.Назовите определение автоматизации

3.Назовите определение регулирующего органа

4.Назовите определение системы автоматического регулирования

5.Назовите определение объект управления

Далее заслушиваются самостоятельные работы (доклады) студентов (не более 3 человек).

4.Изучение нового материала.

Изучение нового материала с формированием новейших понятий и способов действий Изучение нового материала «Основы инструментального программного комплекса промышленной автоматизации CoDeSys» с формированием новейших понятий и способов действий в виде лекции (см. приложение №3). На этом этапе объяснение учебного материала происходит с актуализации опорных знаний и показа внутри- и междисциплинарные связи темы. Важнейший элемент этого этапа - усвоение новейших знаний и способов действий.

5.Основная часть.

Практическая работа «Изучение основ программирования в инструментальном программном комплексе промышленной автоматизации CoDeSys» выполняется на компьютерах по инструкционной карте для практической работы «Изучение программного комплекса CoDeSys» (см. приложение №4), параллельно происходит по шаговая демонстрация на проекторе выполняемой работы преподавателем с разъяснением каждого шага.

После написания программы и проверке их преподавателем студенты оформляют практическую работу.

Далее идет закрепление материала методом фронтального опроса:

1.Назовите назначение инструментального программного комплекса промышленной автоматизации CoDeSys

2.Назовите назначение SCADA системы

3.На каких языках программирования возможна реализация программного проекта в CoDeSys?

4.Что такое POU?

5.Что такое PLC_PRG?

6.По каким интерфейсам возможна связь контроллера с ПЛК?

7.Какой IP-адрес присваивается контроллеру при изготовлении?

6. Заключительная часть.

Домашнее задание (пишется на доске):

Андреев С.М., Парсункин Б.Н. «Разработка и моделирование несложных систем автоматизации с учетом специфики технологических процессов»

, 268 с. ОИ(1) Стр. 212-243

Итог: актуализация изученного материала, проверка отчетов о продельной работе, выставление оценок

«Итак, сегодня вы приобрели навыки по работе в инструментальном. Входе проведения практической работы вы ознакомились с программном комплексе промышленной автоматизации CoDeSys и получили практический навык по программированию виртуального ПЛК в среде МЭК-61131 на основании чего можно считать что цели урока были достигнуты в полном объеме.

Выполнение практической работы оценивается согласно критериев оценок (см. приложение №5).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Руководство пользователя по программированию ПЛК в CoDeSys V2.3. – Смоленск: ПК "Пролог", 2004. – 423 с.

Алексеев, А.Е. Диагностика надежности автоматизированных систем: Учебное пособие. - Архангельск: Изд-во ГОУ АГТУ, 2004.

Корытин А.М. Автоматизация типовых технологических процессов и установок. / А.М. Корытин [и др.]. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 432 с.

Быков А. В., Силин В. В., Семенников В. В., Феоктистов В. Ю. ADEM CAD/CAM/TDM. Черчение, моделирование, механообработка. — СПб.: БХВ-Петербург, 2007.

Сартаков В.Д. Промышленные микропроцессорные контроллеры: учеб. пособие. – Иркутск.: ИрГТУ, 2003. – 135 с.

Иванов Е.С. Прикладные программные пакеты предприятий. Учебно-справочное пособие - Пятигорск: КМВИС ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2013-98с.

Журнал «Современные Технологии Автоматизации». – 2000. – №1.

ПРИЛОЖЕНИЯ

приложение №1

Инструкция

по технике безопасности при работе на компьютере

Компьютер и монитор работают под напряжением. Неправильное обращение с аппаратурой может привести к тяжелым поражениям электрическим током, вызвать пожар.

Строго запрещается:

Трогать разъемы кабелей.

Прикасаться к экрану и тыльной стороне монитора.

Включать и отключать аппаратуру без указания преподавателя.

Дотрагиваться одновременно до корпусов двух компьютеров или до компьютера и батарей центрального отопления.

Класть любые предметы на монитор или клавиатуру.

Работать во влажной одежде или влажными руками.

Перед началом работы:

Садится за компьютер необходимо спокойно, не толкаясь, ничего не трогая на столах.

Убедитесь в отсутствии видимых повреждений рабочего места.

Сядьте так, чтобы, не наклоняясь, пользоваться клавиатурой и воспринимать передаваемую на экран монитора информацию.

Разместите на столе тетрадь, учебное пособие и т. д. так, чтобы они не мешали работе на компьютере.

Внимательно слушайте объяснение преподавателя и старайтесь понять цель и последовательность действий, в случае необходимости обращайтесь к преподавателю.

Начинайте работу на аппаратуре только по указанию преподавателя.

Во время работы:

Нельзя работать при плохом самочувствии.

Работать надо сидя на расстоянии 60 – 70 см (желательно 1 м) от экрана компьютера.

Не сутультесь, не наклоняйтесь к экрану. Если Вы носите очки, - работайте в очках.

Нельзя работать при недостаточном освещении.

Не вставайте со своих мест, когда в кабинет входят посетители.

При возникновении неисправности аппаратуры надо немедленно прекратить работу и сообщить о случившемся преподавателю.

При появлении запаха гари немедленно прекратить работу и доложить преподавателю!

Никогда не пытайтесь самостоятельно устранить неисправность в работе аппаратуры!

приложение №2

Билет№1

Опишите изображенную на рисунке САУ и её элементы.

Билет№2

Опишите изображенную на рисунке САУ и её элементы.

Билет№3

Опишите изображенную на рисунке САУ и её элементы.

приложение №3

Основы инструментального программного комплекса промышленной автоматизации CoDeSys

На сегодняшний день CoDeSys (Controller Development System) - это самый популярный в мире аппаратно независимый комплекс для прикладного программирования ПЛК и встраиваемых контроллеров. Основным его компонентом является среда программирования на языках стандарта МЭК 61131-3. Комплекс работает на компьютере. Программы компилируются в машинный код и загружаются в контроллер. Любую задачу, которая имеет решение в виде программы, можно реализовать в CoDeSys.

Изначально CoDeSys был нацелен на задачи, требующие автономности, надежности и предельного быстродействия при минимизации аппаратных средств. Благодаря этому он вышел далеко за рамки традиционных для МЭК 61131-3 систем ПЛК. Сегодня автомобили, краны, экскаваторы, самосвалы, яхты, печатные машины, деревообрабатывающие станки, литейные и прокатные машины, сборочные автоматы крупнейших мировых брендов включают один или группу встроенных контроллеров с CoDeSys. Компанией ITQ GmbH в 2011 г. было проведено исследование характеристик и распространенности программных инструментов в областях машиностроения и мобильных применений в Европе [1]. По его результатам, CoDeSys и инструменты на его базе (Bosh Rexroth IndraWorks, Beckhoff TwinCAT и др) используют 36% компаний. Конкурирующие с CoDeSys универсальные инструменты совместно составили 7%.

На сегодняшний день CoDeSys успешно применяется во всех без исключения областях промышленности. В мире более 350 компаний, изготавливают контроллеры с CoDeSys в качестве штатного инструмента программирования. За 2011 г. продано 500 тыс. лицензий на различные устройства с CoDeSys. Все конкурирующие системы отстают в разы, что позволяет доказательно говорить о мировом лидерстве.

Как продукт, CoDeSys ориентирован на изготовителей контроллеров. Разрабатывая новый контроллер, они устанавливают в него систему исполнения CoDeSys Control. Собирают из ее компонентов требуемую конфигурацию, добавляют собственные ноу-хау и специфические компоненты и получают собственное инструментальное ПО. Как правило, к пользователю CoDeSys попадает в коробке вместе с оборудованием. Ему нужно только установить систему и перейти к решению своих практических задач. Все коммерческие и технические вопросы, связанные с поддержкой ядра контроллера, всех типов его аппаратных модулей, библиотек, стеков и конфигураторов сетей его беспокоить не должны. Все это должно быть решено за него разработчиками ПЛК и CoDeSys совместно.

Среда программирования - это та часть, с которой непосредственно имеет дело пользователь (рис.1). Она функционирует на ПК и является основным компонентом комплекса. Она включает редакторы для девяти языков программирования ПЛК, в том числе стандартные языки МЭК 61131-3. Пользователь может выбрать один из них и программировать простыми средствами либо задействовать всю мощь новейших инструментов CoDeSys. На выходе CoDeSys непосредственно дает быстрый машинный код. Поддержаны все распространенные семейства микропроцессоров от 16 до 64-разрядных.

Среда программирования CoDeSys включает набор инструментов для подготовки и отладки программ, компиляторы, конфигураторы, редакторы визуализации и т.д. При необходимости функциональность системы дополняется опциональными компонентами. Проект CoDeSys можно хранить не только на диске ПК, но и в контроллере, если он имеет достаточный объем памяти, что позволяет избежать потери исходных текстов или путаницы в проектах. Для больших проектов предусмотрено использование системы контроля версий (SVN).

Для отладки пользователю не нужно открывать специальных отладочных окон или составлять каких-либо списков переменных. При подключении к ПЛК редакторы ввода программ "оживают". Непосредственно в них отображаются значения всех видимых на экране переменных. Причем в сложных выражениях видны все промежуточные результаты.

В CoDeSys V3 впервые в мире была реализована поддержка объектно-ориентированного программирования (ООП) в языках стандарта МЭК 61131-3. Разработка концепции была начата в 2005 г. Введен ряд новых ключевых слов для определения методов, свойств, интерфейсов и наследования, позволивших эволюционно развить в объект привычный функциональный блок. Пользователь может по своему усмотрению писать программы привычным образом или использовать объекты. Такой подход не создает лишних проблем "старым" прикладным программистам. В тоже время молодые специалисты, изучившие ООП в вузе и уже не представляющие себе серьезную работу без данной технологии, смогут реализовать свой потенциал. Предложенные расширения ООП прошли проверку временем в CoDeSys, получили широкое одобрение и будут включены в стандарт.

Из новшеств CoDeSys, добавленных за последний год, следует отметить странично-ориентированный FBD и поддержку языка Python для автоматизации работы в среде программирования. Обычно для таких целей используются пакетные файлы. Они удобны для примитивных задач, но не позволяют выполнять разные действия по условиям, разобрать XML файл, обработать результаты и отправить их по электронной почте. Использование Python снимает все мыслимые ограничения.
CoDeSys включает конфигураторы ввода/вывода с поддержкой всех полевых сетей, Ethernet IP и большое число сервисных модулей.

CoDeSys поставляется бесплатно. С оф. сайта доступен для загрузки полнофункциональный дистрибутив. В него входит интерфейс и интерактивная документация на русском языке.

В CoDeSys V3 впервые в мире реализована сквозная платформа автоматизации. Не только система исполнения собирается из компонентов с фиксированными интерфейсами, но и среда программирования. Она основана на технологии Microsoft .NET. Automation Platform позволяет разобрать CoDeSys на отдельные компоненты и собрать требуемым образом, добавив собственные компоненты. Это позволяет изготовителям ПЛК прозрачно интегрировать собственные программные инструменты и технологию CoDeSys.

CoDeSys Control - это часть, которая должна быть встроена ПЛК. Нередко возникает вопрос: "Если CoDeSys даёт на выходе машинный код, то зачем вообще нужна система исполнения?" Ответ кроется в стержневой идее технологии ПЛК. Программируя ПЛК, пользователь должен думать исключительно о сути прикладной задачи. Его не должны волновать организация памяти, процедуры опроса модулей ввода/вывода, способы синхронизации данных, функции сетевого обмена и связи с верхним уровнем, вызовы циклических и событийных задач, организация фиксации выходов при отладке на оборудовании и т. п. Так, для получения значения входа в своей программе, прикладной программист ПЛК выбирает переменную и задает в диалоговом окне единицы измерения, параметры фильтрации и другие параметры. Всю черновую работу за него должна выполнить система исполнения. Если программисту приходится думать о передаче байтов или вызове библиотечных функций для работы с вводом/выводом, то это не ПЛК? и говорить об удобстве и надежности прикладного программирования не приходится.

В общей сложности CoDeSys Control включает более 200 компонентов. Каждая "сборка" под конкретную модель ПЛК будет отличаться. Ее состав определяется возможностями аппаратуры и типом ПЛК. Включение абсолютно всех компонентов, на всякий случай, привело бы к неоправданному росту аппаратных ресурсов и стоимости. Например, включение функции "горячей" правки кода без остановки ПЛК удваивает требования к ОЗУ. Некоторые компоненты представлены в нескольких вариантах. Например, компонент "менеджер задач". Самый дешевый ПЛК может иметь единственный аппаратный таймер, "тикающий" каждые 10 мс, и не иметь ОС. Для него подойдет простой планировщик циклических задач без вытеснения. С ним не смогут работать некоторые другие компоненты, например, ЧПУ или стек CANopen, но они и не требуются в ПЛК такого уровня. Для ПЛК с мощным 32- или 64-битным процессором и ОС РВ разумно включить наиболее совершенный "менеджер задач" с поддержкой событий, реального времени и нескольких приложений в одном устройстве. С каждым таким приложением можно работать как с независимым ПЛК: загружать, запускать, останавливать и отлаживать программы, не влияя на работу других приложений.

CoDeSys Control может функционировать под управлением любой ОС или даже без нее. Наиболее часто используют ОС VxWorks, Windows CE и Linux. Имеются адаптации под RT-OS32 (RTKernel), QNX, Nucleus, pSOS, OS9, TenAsys INtime. Изготовитель оборудования может самостоятельно адаптировать CoDeSys Control под другую ОС.

В некоторых случаях адаптация CoDeSys Control в свое оборудование может быть проблематична. Ограничением может стать отсутствие технических специалистов, соответствующего уровня или экономические условия. В таких случаях целесообразно использовать готовые процессорные модули (PLCcore) с уже адаптированным и установленным CoDeSys Control. Популярным PLCcore для CoDeSys является Beck IPC@CHIP.

CoDeSys Control непрерывно развивается. Добавляются принципиально новые компоненты, совершенствуются и "мелкие детали". Например, для современных быстрых ПЛК c CoDeSys пришлось вводить новый тип данных для работы с наносекундными интервалами времени. Обычному пользователю CoDeSys не нужно заботиться об устройстве системы исполнения. Ему достаточно только периодически загружать и устанавливать бесплатные обновления в соответствии с рекомендациями изготовителя ПЛК.

CoDeSys SP RTE представляет собой специальную систему исполнения для ОС семейства Windows со встроенным ядром жесткого реального времени. Она позволяет превратить обычный компьютер в быстродействующий ПЛК. Ввод/вывод подключается через полевые сети. SP RTE обеспечивает стабильность рабочего цикла МЭК программ в диапазоне микросекунд и работу контроллера при зависании ОС.

Среда CoDeSys оснащена встроенной системой визуализации и операторского управления. Непосредственно в CoDeSys можно построить графический интерфейс оператора или модели объекта, без использования внешних инструментов. Для интеграции с программой достаточно прописать в свойствах элементов соответствующие переменные. Не требуется создавать символьные файлы, настраивать связь или выполнять иные рутинные операции. Если работает CoDeSys, то работают и средства визуализации.

CoDeSys HMI часто называют SCADA-системой. Это не верно. Она не имеет столь мощных графических средств, не использует OPC, не имеет средств ведения суточных архивов и интеграции с БД, а также функций программирования. Но она обеспечивает управление в реальном времени и на порядок менее требователена к ресурсам. Весь интеллект системы сосредоточен в ПЛК, а HMI выполняет роль тонкого клиента отображения. Ее типичные применения - это встроенные пульты управления станками, погрузчиками, кранами, трамваями и подобными системами, где нужна быстрая гарантированная реакция и стоимость оборудования критична.

Сервер данных (Data Server) позволяет собирать данные от нескольких контроллеров. При этом не обязательно, чтобы все они программировались в CoDeSys. Сервер данных является частью системы исполнения.

Визуализация CoDeSys может параллельно работать на нескольких устройствах:

CoDeSys WebVisu позволяет контролировать работу своей системы из любого места и в любое время через Internet. Web-сервер является компонентом системы исполнения.

CoDeSys HMI - это отдельная утилита, предназначенная для операторского управления с отдельного компьютера локальной сети.

CoDeSys TargetVisu - интегрированный компонент системы исполнения, предназначенный для создания панельных ПЛК. Применяется в локальных пультах управления.

Из последних новшеств визуализации CoDeSys выделяется пакет библиотек элементов визуализации для различных прикладных областей с современным графическим представлением. Наиболее впечатляющим элементом можно назвать 3D редактор движений для SoftMotion.

CoDeSys SoftMotion - это встроенный в среду программирования и систему исполнения CoDeSys функциональный набор средств управления движением: от простых перемещений по одной оси до многоосевых ЧПУ. Поддерживается движение по лекалам (ECAM) и интерпретация программ в G-кодах (Рис.3). В среду программирования встроен текстовый и графический 3D редактор для задания траекторий и набор элементов визуализации стандартных узлов мехатроники. Установить SoftMotion можно на 32-битный ПЛК с математическим сопроцессором.

Комплекс Safety ориентирован на обеспечение безопасности там, где присутствует человек. CoDeSys Safety представляет собой комплекс инструментов, который позволяет разрабатывать контроллеры, удовлетворяющие требованиям стандарта IEC 61508 для оборудования систем безопасности Safety Integrity Levels 3 (SIL3). Он включает безопасную систему исполнения, безопасный компилятор, конфигураторы безопасных сетей, библиотеки PLCopen Safety и набор документов, включающий методику тестирования и сертификации. Эта технология существенно сложнее обычных ПЛК систем. Так, например, до запуска кода выполняется целый ряд специальных проверок. После загрузки машинного кода в контроллер и создания загрузочного образа код скачивается обратно в среду разработки, производится его декомпиляция и сравнение с исходным текстом. Безопасные контроллеры уровня SIL3 должны проходить обязательную сертификацию. Это весьма сложный и дорогостоящий процесс. Применение CoDeSys Safety позволяет существенно упростить его.

Выше упоминалась технология PLCcore, позволяющая радикально упростить создание контроллеров с CoDeSys. Похожая идея воплощена и для безопасных контроллеров. Ее основой служит сертифицированный модуль TwinSafe EL6900 компании Beckhoff. Встроив это в устройство, имеющее поддержку CoDeSys и EtherCAT Master, получаем собственный SIL3 контроллер.

Для систем уровня SIL2 все гораздо проще. CoDeSys сертифицирована как надежная система, имеющая боле 1 млн. применений. Для SIL2 используются все стандартные редакторы МЭК языков, компактная система исполнения с определенным набором компонентов, сертифицированные библиотеки элементов и безопасный ввод/вывод.

В противоположность безопасным (Safety), надежные системы (Redundancy) чаще необходимы в местах, куда человеку трудно добраться, либо там, где остановка работы оборудования недопустима по технологическим или финансовым критериям. Например, 5 мин простоя линии разгрузки крупного морского порта обходятся дороже стоимости всего электронного оборудования.

CoDeSys Redundancy представляет собой специальный плагин для среды программирования и набор компонентов системы исполнения, обеспечивающий синхронизацию, диагностику и переключение основного и дублирующего контроллеров.

CoDeSys Professional Developer Edition - новый продукт комплекса CoDeSys. Он ориентирован на растущую группу пользователей, имеющих высшее образование и опыт работы с современными профессиональными системами программирования на языках высокого уровня для компьютеров. Его область - создание крупных, либо новых уникальных проектов, не имеющих аналогов. Профессиональная редакция среды разработки CoDeSys включает следующие компоненты: систему управления версиями проекта на базе Subversion (SVN), графические редакторы UML (диаграммы классов, состояний и деятельности) и статический анализатор кода. Все эти компоненты устанавливаются и интегрируются в среду программирования. Система контроля версий необходима в больших проектах над которыми работает группа людей. При сохранении изменений в обычном файле проекта CoDeSys, они записываются поверх старой информации. Она теряется бесследно. При использовании SVN сохраняется вся история исправлений с указанием кто исправлял, когда и с какой целью. Если правка вызвала сбои, то всегда есть возможность вернуться к проверенной версии на любую дату. Кроме того, один проект могут открыть несколько людей со своих рабочих мест. Каждый человек может править параллельно 'свои' части. Контроль версий естественным образом интегрируется в среду программирования. Так, для всех языков программирования, включая графические предусмотрены визуальные средства сравнения версий.

Интеграция UML стала следующим логическим шагом после реализации в CoDeSys ООП. Диаграмма классов дает визуальное представление зависимостей функциональных блоков, методов и интерфейсов, которые теперь могут редактироваться графически. Диаграммы состояний и диаграммы активности представляют собой новые языки для разработки прикладных проектов. Они позволяют описывать состояния и переходы сложных процессов. Оба высокоуровневых языка призваны упростить совместную работу программистов и инженеров технологов, ускорить построение структуры приложения и собственно программирование.

Статический анализатор кода осуществляет проверку исходного кода МЭК программ на соблюдение более чем 50 адаптивных правил. Он выявляет потенциально опасные места, способные вызвать ошибки и устранить их сразу, еще до фазы отладки и тестирования проекта. Это улучшает качество кода, ускоряет работу и позволяет избежать ошибок с самого начала работы.

Комплект инструментов профессионального разработчика продолжает расширяться. В настоящее время в разработке находятся: профилировщик кода и генератор тестов.

CoDeSys Application Composer напротив, ориентирован не на сложные научные проекты, а на повседневные прикладные задачи. В них решающими являются время создания проекта, простота процесса программирования и надежность итогового кода. При выполнении работ по автоматизации однотипных объектов, например умных домов или типографских машин, Application Composer позволит повысить производительность труда на два порядка.

Составление прикладного проекта выполняется на основе заранее подготовленных наборов прикладных программных модулей. Такой модуль может обслуживать определенную часть машины или системы. Например, это может быть пневматический цилиндр, автооператор, терморегулятор, либо программный блок управления доступом или конфигуратор сети. Каждый модуль включает программный код, конфигурацию входов/выходов, параметры и графическое представление для визуализации. Пользователь строит структуру своей системы управления, используя необходимые модули. Он определяет их настройки и связи в специальных редакторах. Затем интегрированные генераторы кода автоматически создают законченное, хорошо структурированное программное приложение на языках стандарта МЭК61131-3. Одновременно генерируется соответствующая визуализация. Программы компилируются и загружаются в контроллер. Пользователь может просматривать и корректировать полученный код при необходимости.

Такой подход позволяет перейти от рутинного программирования к модульному проектированию прикладных проектов. Он открывает двери пользователям, хорошо знающим устройство машин, технологию соответствующего производства, но не владеющих программированием.

Благодаря своим отличным функциональным возможностям, надежности и открытым интерфейсам, CoDeSys стал лидером в области инструментов программирования ПЛК. Не случайно он выбран в качестве базового инструмента многими ведущими мировыми поставщиками аппаратных решений для промышленной автоматизации.

Разработчик CoDeSys - компания 3S-Smart Software Solutions GmbH (Германия) никогда не ставила приоритетной задачи "бюджетного внедрения" и распространения CoDeSys путем удешевленной либо упрощенной установки на любые типы контроллеров любых компаний. Для запуска CoDeSys Control достаточно 1 дня, но выпуск нового ПЛК с CoDeSys - это всегда серьезная работа, требующая грамотной организации, наличия квалифицированных специалистов и строгого выполнения ряда этапов, от сборки до выходного тестирования изделия в целом.

В мае 2012 г. в г. Смоленске проходила ежегодная конференция пользователей CoDeSys, на которой главный инженер Европейского отделения компании Hitachi господин Kenji Shimoda рассказал о переводе новых контролеров Hitachi с фирменного ПО на CoDeSys, занявшего немногим более 1 года. Это небольшой срок для разработки нового ПЛК с CoDeSys. Перевод включал собственно адаптацию, интеграцию с собственным ПО, тесты всего функционала на опытных ПЛК, написание руководства по применению и стартовых примеров, обучение дистрибьюторов. Типичный для некоторых конкурирующих МЭК систем подход ускоренной бюджетной установки с переносом части затрат и технических сложностей на плечи пользователей в CoDeSys принципиально не применим. Вы не встретите CoDeSys в ПЛК, собранных "на коленке". Это всегда будут продукты компаний, твердо стоящих на ногах и имеющих достаточно ресурсов на грамотный маркетинг, качественную разработку и сопровождение.

Простота и удобство именно для конечного пользователя - это стержневая идея CoDeSys. Компания 3S-Smart Software Solutions с немецкой целеустремленностью придерживается ее многие годы. Состав компонентов CoDeSys измеряется уже сотнями и продолжает расти. Но, каждый новый компонент нацелен на упрощение решения нового круга прикладных задач. Своим непрерывным развитием и огромной популярностью CoDeSys обязан исключительно конечным пользователям.

приложение №4

Инструкционная карта для практической работы «Изучение программного комплекса CoDeSys»

Создание нового проекта, знакомство с интерфейсом.

После окончания установки на рабочем столе вашего компьютера появится ярлык с тремя разноцветными шестиугольниками для запуска CoDeSys. Можно воспользоваться им или выбрать в меню «Пуск» следующий путь «Все программы - 3S Software – CoDeSys 2.3». Если ярлык на вашем рабочем столе не появился, создайте его для удобства запуска системы программирования. После запуска CoDeSys появится серое окно со строчкой меню сверху. Мы создадим новый проект и с его помощью познакомимся с внешним видом системы программирования. Если CoDeSys уже установлен на вашем компьютере, и Вы пробовали свои силы в программировании, то при новом запуске системы она может загрузить предыдущий проект, над которым Вы работали до этого. Вы можете нажать кнопку отмены загрузки или дождаться ее окончания. После этого можно следовать инструкциям, изложенным ниже.

В меню «Файл» необходимо выбрать пункт «Создать» (рис. 1.2), либо немного ниже найти иконку и воспользоваться ею. В появившемся окне «Настройки целевой платформы» (рис 1.3) пока ничего не меняем, нажимаем кнопку «ОК». В следующем окне (рис. 1.4) система программирования предлагает выбрать нам язык реализации. Можно выбрать язык функциональных блоков CFC согласно рисунку и нажать «ОК».

Рис 1.2

Рис 1.3

Рис 1.4

После этих операций CoDeSys открывает основную рабочую область (рис. 1.5). Главное меню в верхней части содержит пункты «Файл», «Правка» и т.д.

Панель быстрого доступа ниже главного меню позволяет выполнять наиболее часто используемые операции одним нажатием на соответствующую иконку. Состав иконок будет меняться в процессе работы над различными компонентами проекта. Увы, у пользователя нет возможности самостоятельно добавлять или удалять иконки. В дальнейшем мы увидим, что в большинстве случаев все необходимое уже и так вынесено в эту область.

Рис.1.5

Область, занимающая левую сторону экрана – это Менеджер объектов. В ее нижней части можно увидеть четыре вкладки.

Рис. 1.6

Переключаясь между ними с помощью мыши, мы можем выбрать различные компоненты (объекты) проекта, посмотреть их содержимое, что-то удалить или добавить. Если выбрать крайнюю левую вкладку левой кнопкой мыши (далее примем сокращение ЛКМ обозначения нажатия на левую кнопку мыши) и затем дважды нажать ЛКМ на надписи , то в центральной части экрана будет видна рабочая область главной программы PLC_PRG. Аналогичным образом, переключаясь между вкладками в менеджере объектов, мы можем вызывать на экран содержимое того или иного компонента для просмотра или редактирования.

Верхняя часть рабочего поля программы называется областью определения переменных. Вне зависимости от выбранного языка программирования эта область всегда будет изначально иметь вид, представленный на рис. 1.7.

Рис. 1.7

При программировании в CoDeSys все данные, динамически изменяющиеся в процессе работы (измерения на входах, уставки, состояния выходных переменных и т.п.), принято задавать через различные переменные. Об этом будет обстоятельный разговор в одной из следующих глав. А пока полезно запомнить, что именно в области определения задаются те самые переменные, значения которых мы планируем использовать в текущей программе. Вероятно, пока у читателя в голове некоторая путаница в связи со всеми этими переменными, программами, языками и т.д. Обещаем, в самом ближайшем времени мы во всем этом разберемся, и терминология станет предельно ясной.

Ниже области определения находится область программирования. Собственно в ней мы и будем в дальнейшем прописывать те или иные алгоритмы либо в текстовом, либо в графическом виде, в зависимости от выбранного языка реализации.

Ниже области программирования располагается окно сообщений. Оно появляется не сразу при создании проекта, а в тот момент, когда система проверяет результат нашей работы, например, перед загрузкой алгоритма в ОВЕН ПЛК. Как это сделать, мы рассмотрим немного позже.

В данном окне система приводит данные о проекте, например, размер использованной памяти, количество задействованных переменных и т.п. Вместе с тем, наиболее важной информацией здесь могут являться сообщения о явных ошибках, обнаруженных системой. В окне приводится общее число обнаруженных ошибок, и сообщения о каждой из них. Такие сообщения (см. рис. 1.8) выводятся красным шрифтом. При этом система указывает, в каком месте проекта обнаружена ошибка и какая это ошибка.

Двойное нажатие ЛКМ на соответствующей строчке с сообщением переносит нас в ту часть проекта, которая, по мнению CoDeSys, содержит ошибку. До тех пор, пока все ошибки не будут исправлены, система не позволит загрузить проект в ПЛК или запустить его в режиме эмуляции.

Рис. 1.8

Еще ниже, в правом нижнем углу экрана находится небольшой по размеру, но весьма важный для нас элемент. Это строка статуса (рис. 1.9). По ней начинающий пользователь определяет, в каком режиме сейчас находится CoDeSys. Самое очевидное – можем ли мы сейчас редактировать проект, или система находится на связи с ОВЕН ПЛК. Типы режимов, их особенности и индикацию, изменяющую строку статуса мы также будем разбирать по мере продвижения по практической работе.

рис. 1.9

Сразу после создания проекта полезно сохранить его под каким-нибудь именем. Для этого можно воспользоваться меню «Файл» и в открывшемся списке команд выбрать ЛКМ пункт «сохранить» (рис.1.10). С той же целью можно воспользоваться сочетанием клавиш Ctrl+S или нажать ЛКМ на иконку . В открывшемся окне «Сохранить как» (рис.1.11) определяется место на вашем компьютере, куда Вы планируете сохранить файл проекта. Резонно создать отдельную папку для сохранения всех проектов, которые Вы будете реализовывать в процессе общения с этой книгой. Тем более, что к отдельным примерам мы будем обращаться несколько раз в различных главах. Итак, Вы выбрали папку, куда планируете сохраниться. Затем в поле «Имя файла» Вы записываете произвольное имя, которое считаете уместным. Например, pro1. Заметим, что язык здесь не принципиален, Вы можете использовать как кириллические, так и латинские символы. Проверьте, что в поле «Тип файла» установлено «CoDeSys проект (*.pro)» и нажимайте «Сохранить». Автор не настаивает, чтобы Вы называли проекты, переменные и другие элементы также, как это сделано на страницах этой книги. С другой стороны, нам будет удобнее использовать одинаковые обозначения, т.к. в дальнейшем мы будем ссылаться на те или иные примеры (и файлы), созданные ранее в предыдущих главах.

Рис. 1.10

Рис. 1.11

Обратите внимание, что после успешного сохранения в левом верхнем углу окна системы надпись (Untitled)* сменилась на присвоенное Вами имя файла (pro1) с расширением .pro. Теперь можно себя похвалить – начало вашей успешной работы положено!

Настройка проекта

Для начала полезно сделать несколько настроек системы, которые позволят в дальнейшем сделать работу более удобной. Для этого мы переходим в раздел «Проект» главного меню, а затем ЛКМ выбираем пункт «Опции» (рис. 1.12).

Рис. 1.12

В открывшемся окне «Опции» в левой части выбираем категорию «Сохранение». Вид окна представлен на рис. 1.13.

Рис. 1.13

Среди открывшихся опций полезно обратить внимание на пункт «Автосохранение». Наверняка многие сталкивались с ситуацией, когда результат многочасовой напряженной работы пропадал в следствие некорректного завершения работы программы или выключения компьютера. Весьма часто, увлекшись, мы забываем сохранять промежуточные результаты. Чтобы подобное расстройство не постигло Вас в процессе программирования ОВЕН ПЛК, полезно в опциях проекта (см. рис. 1.13) установить галочку в пункте «Автосохранение» и левее указать интервал создания резервных копий. Конечно, это не снимает с нас с Вами необходимость время от времени сохранять проект вручную.

Тем не менее, при возникновении неожиданных неприятностей Вы легко восстановите большую часть работы, загрузив резервную копию. Важный момент здесь состоит в том, что опция автосохранения включается только после того, как Вы присвоили файлу проекта какое-либо имя (см. окончание раздела 1.2). Подчеркнем и постараемся запомнить: файл проекта полезно сохранить сразу после его создания. Просто чтобы не забыть. Тогда неприятные случайности не смогут нам помешать.

Здесь же, в категории «Сохранение» (рис. 1.14) можно поставить галочку «Открывать последний проект». В этом случае при возобновлении работы с CoDeSys система автоматически будет загружать последний проект, над которым Вы трудились. Иногда это бывает удобно.

Категория «Редактор» (см. рис. 1.14) позволяет изменить шрифт, который мы будем использовать в процессе программирования, сделать его более читаемым и удобным для восприятия. Можно нажать на кнопку «Шрифт», затем в появившемся стандартном окне выбрать тип шрифта, размер, начертание, удобные для Вас.

В процессе создания непосредственно алгоритма в CoDeSys мы будет использовать латинские символы. Однако при грамотном подходе к процессу программирования всегда полезно оставлять комментарии к тем или иным частям проекта. Естественно, удобнее эти комментарии делать на русском языке. Поэтому при выборе шрифта не забудьте поставить значение «Кириллица» в соответствующем поле. Вообще говоря, комментарии полезно оставлять даже для самого себя. Весьма часто проект откладывается на месяц-два, после чего, открывая его, невольно недоумеваешь: «Что здесь написано? И как это работает?» Поэтому полезно облегчить жизнь себе и тем, кто будет работать с проектом после Вас. Для этого старайтесь объяснить на полях наиболее важные для понимания вещи. Но об этом мы еще будем говорить. А пока можно нажать кнопку «ОК» в окне выбора шрифта, а затем перейти в категорию

«Рабочий стол».

Рис. 1.14

Версия системы программирования CoDeSys 2.3.9.22, равно как и версии, появившиеся позже (имеющие более высокий порядковый номер) обладают важной особенностью. Интерфейс среды, меню и окна практически на 100% переведены на русский язык, что значительно упрощает знакомство и взаимодействие с системой. Вместе с тем сохранена возможность использовать английский, немецкий интерфейс и некоторые другие. Если вдруг после установки и запуска CoDeSys Вы видите на экране, к примеру, англоязычную версию, перейти к более привычному языку Вы можете как раз в опциях проекта на вкладке «Рабочий стол» (рис. 1.15).

Рис. 1.15

Для смены языка интерфейса Вы выбираете нужный пункт в самом нижнем поле

«Язык». Например, «Russian». После этого система автоматически переводит все свои элементы на выбранный язык. Вместе с тем переводятся файлы справки, весьма объемной и очень толково написанной. К справке мы очень скоро начнем обращаться, а пока можно выбрать язык интерфейса или оставить как есть, если Вас все устраивает.

Затем нажать кнопку «Ок», приняв все произведенные в окне «Опции» изменения. После этого полезно сохранить проект, например, нажав сочетание клавиш Ctrl+S.

Простейшая задачка

Мы познакомились с интерфейсом системы программирования, провели настройку среды для удобства работы с ней. Самое время собственно поработать, т.е. решить маленькую задачку. А заодно разобраться с режимом редактирования и режимом исполнения.

Необходимо реализовать на языке функциональных блоков CFC выражение k=k+1; здесь k – целочисленная переменная, к которой по условию нам необходимо прибавлять единицу.

В том же самом проекте pro1.pro, который мы рассматривали в предыдущих параграфах, нам необходимо открыть рабочую область главной программы PLC_PRG. Напомним, для этого необходимо ЛКМ выбрать в Менеджере объектов (это область в левой части экрана) крайнюю левую вкладку и затем дважды нажать ЛКМ на надписи . На экране должна появиться рабочая область, пока пустая, а над ней область определения переменных.

Начинать реализацию любой задачи полезно с определения тех переменных, которые мы планируем задействовать. Напомним, большинство данных, используемых в алгоритме, обычно существуют в проекте в качестве значений определенных переменных. На практике это означает, что если мы хотим брать значение из переменной k или записывать в нее полученный результат – переменная k должна в проекте существовать. Или другими словами, должна быть объявлена. Под объявлением понимается, что мы объясняем системе, что под именем k хотим понимать некоторое значение определенного типа. В нашем случае, по условию k – целое число, поэтому выбирается целочисленный тип переменной. (Подробнее об объявлении переменных и их типах мы поговорим в одной из следующих частей). Довольно много не совсем понятных слов, а реализация очень проста. Посмотрите на рис. 1.16. Нам необходимо ЛКМ поставить курсор в области определения после ключевого слова VAR, нажать кнопку Enter на клавиатуре, освобождая таким образом свободную строчку. Затем мы просто набираем строчку: k:INT;

Обратите внимание на необходимость правильно напечатать все указанные знаки препинания. Важно также, чтобы сделанная надпись располагалась между ключевыми словами VAR и END_VAR. Вероятнее всего, Вы всё сделаете правильно.

Рис. 1.16

После нажатия клавиши Enter в конце строки слово INT автоматически окрасится в синий цвет. Сделанная нами надпись однозначно сообщает CoDeSys, что мы хотим использовать имя k, и объясняет, что в этой переменной необходимо хранить целые значения (значения типа INT).

Возможно, объяснение этой простой операции показалось Вам затянутым и излишне подробным. Однако хотелось бы, чтобы Вы сразу воспринимали работу с CoDeSys, как нечто простое, элементарное и понятное. Именно с этой целью автор пускается в долгие объяснения, разбирая материал практически по буквам. В дальнейшем, большой объем информации будет постепенно накапливаться и оседать в вашей памяти. И важно, чтобы эта информация была для Вас проста и максимально понятна. Кроме того, давно известно, что для того, чтобы учащийся что-то запомнил, необходимо повторить это минимум три раза. Ведь мы хотим научиться, правда?

Хорошо, заканчиваем лирическое отступление и возвращаемся к нашей задаче. Если обратить внимание на панель быстрого доступа (она расположена под главным меню), то в правой ее части есть несколько иконок (рис. 1.17). Они характерны для программирования на языке функциональных блоков CFC (напомним, именно такой язык мы выбрали при создании проекта – см. рис. 1.4).

Рис. 1.17

Первыми тремя иконками нам предстоит воспользоваться. Познакомимся с ними:

- «вход» - позволяет получить текущее значение переменной, чтобы использовать его в алгоритме.

«выход» - позволяет записать некое полученное значение в переменную.

«элемент» - позволяет добавить нужный оператор на рабочую область.

Начнем со «входа». Нажмем на иконке ЛКМ, передвинем курсор на рабочую

область и еще раз нажмем ЛКМ в нужном месте, чтобы добавить вызов значения в нашу программу. В рабочей области появляется изображение . Аналогичную

операцию можно проделать, если в рабочей области нажать правой кнопкой мыши (далее ПКМ) и в появившемся контекстном меню (см. рис.1.18) выбрать пункт «Вход». Затем появившийся значок устанавливаем в нужное место рабочей области с помощью ЛКМ.

Рис.1.18.

Попробуйте разными способами добавить два «входа» на рабочую область. Если элемент необходимо передвинуть, он выделяется в рабочей области. Для этого зажимается ЛКМ и появившаяся на экране пунктирная рамка растягивается, захватывая те элементы, которые необходимо выделить (рис.1.19). Затем ЛКМ необходимо зажать выделенную область в левой части нужного элемента (рис.1.20), перетащить его на нужное место и отпустить ЛКМ. Выделенный элемент можно удалить с рабочей области, например, нажав кнопку Del на клавиатуре. Для того, чтобы сбросить выделение, достаточно нажать ЛКМ в любом свободном месте рабочей области.

Рис.1.19

Рис.1.20

В двух появившихся в рабочей области изображениях присутствуют знаки вопроса красного цвета. Таким образом, система подсказывает нам, что вместо вопросительных знаков нам необходимо указать значение или ту переменную, из которой такое значение нужно взять. В нашем задании необходимо использовать значение целой переменной k, а также использовать значение 1. Мы нажимаем ЛКМ на знаках вопроса в любом из добавленных элементов. Надпись выделяется , ее можно стереть и написать имя переменной k, а затем нажать Enter. Аналогично выделяя текст внутри второго «входа» мы записываем туда значение 1 (см. рис.1.21).

Рис.1.21

Теперь можем добавить на рабочую область «Выход», то есть операцию записи значения в переменную. Для этого, по аналогии со «Входом», нажимаем ЛКМ на иконке и устанавливаем «Выход» в нужное место рабочей области, либо используем контекстное меню (см. рис.1.18) и в нем выбираем пункт «Выход». Перетаскивание этого изображения производится также аналогично «Входу», однако область, за которую надо «ухватиться» курсором, расположена у «Выхода» справа (рис.1.22).

Рис.1.22

Пока не обращайте внимания на цифру 0 рядом с «Выходом». С ней мы разберемся обязательно немного позже. Пока же вспомним о том, что по условию задачи нам необходимо результат работы программы записать обратно в переменную k. Поэтому вместо знаков вопроса в «Выход» записываем имя переменной и нажимаем Enter.

Полученный результат виден на рис. 1.23.

Рис.1.23

Нам осталось реализовать заключительную часть нашей простой программы – операцию сложения, результат которой необходимо передать на «Выход», то есть записать в переменную k. Для этого мы используем «Элемент», нажав ЛКМ на иконке .

Одноименный пункт есть в контекстном меню (см. рис.1.18), которое можно вызвать, нажав на свободном месте рабочей области ПКМ. «Элемент» мы размещаем между входами и выходом, как показано на рис. 1.24.

Рис.1.24

«Элемент», который часто называется блоком, это простейшая операция. Слева к нему подводятся исходные данные, справа можно получить результат и по линиям связи передать в другую часть алгоритма, например, как исходные данные для другого блока. Заголовок элемента определяет, какую операцию этот блок будет выполнять.

Практически все алгоритмы на языке CFC выглядят, как набор блоков, входов и выходов. Конечно, алгоритмы могут содержать и другие элементы. Однако без трех, разобранных выше, обычно обойтись не удается. Они составляют основу программирования на языке функциональных блоков CFC.

Операция сложения, которой нам необходимо воспользоваться, имеет в CoDeSys заголовок ADD. По умолчанию в «элемент» подставляется другой заголовок – AND – логическое «И». Нажав ЛКМ на заголовке блока, мы можем подправить его, напечатав нужное нам ADD. Затем необходимо задать для операции сложения исходные данные. Другими словами, подвести значение переменной k и единицу, используя линии связи. Для этого мы нажимаем ЛКМ на «хвостике» входа k (рис. 1.25). Удерживая ЛКМ, аккуратно перетаскиваем линию связи к «хвостику» слева от операции ADD (рис. 1.26, 1.27) и потом отпускаем ЛКМ. Теперь переменную k и блок ADD соединяет линия связи (рис. 1.28). В первые разы у Вас может не всё получаться, поэтому постарайтесь точнее доводить курсор до нужного «хвоста». И тогда все получится!

Рис. 1.25

Рис. 1.26

Рис. 1.27

Рис. 1.28

Таким же образом соединяем второй вход и выход с соответствующими «хвостами» ADD (рис. 1.29). С разрешения Читателя в дальнейшем мы будем называть эти «хвосты» входами и выходами блока, подразумевая, что на входы подаются исходные данные, а с выхода мы можем забрать результат операции.

Рис. 1.29

На рис. 1.29 наша программа приобрела практически законченный вид. Похоже, что это было не слишком сложно, правда?!

Теперь пара слов про нумерацию, которая появилась при добавлении на рабочую область выхода и блока ADD. В данном случае число или в правом верхнем углу блока (операции) определяет порядок, в котором система будет обрабатывать действия нашей программы. Исходя из нумерации на рис. 1.29 сначала система сложит значение переменной k и единицу, и только затем полученный результат будет снова помещен в переменную. Такая последовательность вполне логична.

При написании алгоритма CoDeSys автоматически расставляет порядок обработки действий в направлении из левого верхнего в правый нижний угол. Другими словами, если Вы добавляете операцию выше или правее, то в программе это действие будет выполняться раньше. Однако когда мы начинаем вносить исправления, копировать элементы и куски программы, перетаскивать их на новое место, порядок может нарушаться. Причем, чем больше ваш алгоритм, тем сложнее отследить эти несоответствия. А они могут вызвать неработоспособность, казалось бы, правильно написанной программы. Действительно, если сначала мы используем результат сложения ADD, а только потом его формируем, то в переменную k все время будут записываться неправильные значения. Таким образом, необходимо следить за тем, чтобы правильный порядок был соблюден. Особенно это важно перед тем, как Вы собираетесь запускать алгоритм для проверки, а мы займемся этим очень скоро. К счастью, восстановить нормальный порядок в CoDeSys не сложно. Для этого мы нажимаем ПКМ на свободном месте рабочей области и в появившемся контекстном

меню выбираем пункт «Порядок», а затем подпункт «В соответствии с потоком данных» (рис. 1.30). После этого система автоматически восстановит порядок, взяв за начало левый верхний элемент и от него двигаясь по линиям связи до конца программы. В данном случае нам необходимо только позаботится о том, чтобы начальные операции располагались в рабочей области выше и правее. После расстановки порядка, как, впрочем, и после других важных изменений, полезно сохранить проект .

Рис. 1.30

Отметим еще раз один важный момент, важный для языка CFC. После внесения исправлений, пусть даже минимальных, перед тем, как запускать проект на проверку, необходимо расставить порядок обработки операций, использовав нужный пункт контекстного меню (рис. 1.30).

Для тех, кто хочет расставлять порядок для каждого действия самостоятельно, заметим, что такая возможность имеется (см. пункты контекстного меню ниже надписи «В соответствии с потоком данных). Гораздо правильнее, и что более важно, гораздо проще и удобнее сразу размещать блоки в нужном месте рабочей области и потом каждый раз автоматически приводить все в порядок. Представляется весьма затруднительным после каждой правки в середине программы вручную править нумерацию. Хотя, «на вкус и цвет у каждого свой фломастер».

Конечно, в других языках программирования, например в ST (Структурированный текст), нет необходимости в расстановке порядка. Между тем язык CFC выбран нами не случайно. Многолетняя практика преподавания показывает, что при знакомстве с программированием именно функциональные блоки являются наиболее понятным и наглядным способом создавать первые программы. А большинство читателей, как нам кажется, именно знакомятся с программированием ОВЕН ПЛК в процессе чтения. И хотелось бы, чтобы Вы учились и работали с понятными и удобными инструментами. Именно простота и понятность материала чаще всего является причиной успешного усвоения и обучения. Для автора важно, чтобы время, потраченное на работу с этим пособием, прошло для Вас полезно и результативно.

По мере накопления опыта, Вы сможете выбирать тот способ (язык) создания программы, который Вам будет удобнее. Пока же мы будем продолжать делать новые шаги по изучению CoDeSys. Вы уже сделали самый первый и самый важный.

Поздравьте себя!

Запуск проекта на исполнение

Наш простой пример реализован. Вполне естественно полюбопытствовать, будет ли он работать правильно. Проверять сделанную работу вообще полезно (сейчас автор мысленно обращается ко всем программистам). Для начала системе CoDeSys необходимо оценить его на наличие ошибок, критичных для выполнения алгоритма (помните, немного раньше мы о них уже говорили, когда разбирали окно сообщений на рис. 1.8). Кроме того, системе необходимо скомпилировать проект или, говоря проще, из нашего графического представления алгоритма получить машинный код, который в дальнейшем будет загружаться непосредственно в память ОВЕН ПЛК. Очевидно, что нули и единицы контроллеру гораздо понятнее наших прямоугольников. Для выполнения проверки и компиляции необходимо в главном меню CoDeSys выбрать уже знакомый Вам раздел «Проект», и далее найти в списке пункт «Компилировать все» (рис. 1.31).

Рис. 1.31

После этого система произведет необходимый анализ и под рабочей областью в окне сообщений Вы увидите статистику проекта. Цифры могут несколько отличаться от приведенных на рис.1.32, это нормально. Для нас с Вами важно, чтобы в самой нижней строчке было указано «0 ошибок». В этом случае можно запускать проект на исполнение.

Рис. 1.32

Если система все же обнаружила ошибки, Вы можете просмотреть их список в окне сообщений. Можно дважды нажать ЛКМ на подсвеченные красным строчки и оценить, какие элементы в рабочем окне или в области определения окажутся выделенными.

Например, ошибка на рис. 1.33 говорит о том, что в области определения в конце объявления переменной k не поставлена обязательная точка с запятой. Правильный вариант посмотрите на рис.1.16.

Рис. 1.33

В другом примере на рис. 1.34 программа содержит вызов неправильной операции AND. В нашем примере мы должны использовать блок ADD для реализации сложения.

Поэтому в заголовок блока необходимо внести исправления. После этого полезно еще раз скомпилировать проект, например, используя клавишу F11. Подчас система одно ошибочное действие описывает несколькими сообщениями. Поэтому пусть Вас не удивляет, что после одного исправления пропадают несколько красных строк.

Рис. 1.34

Чаще всего ошибки возникают из-за невнимательности, причем у абсолютного большинства пользователей, не исключая автора этих строк. Внимательность важна в любом деле. А нам с Вами полезно еще и научиться быстро находить и исправлять свои ошибки. Поэтому далее мы будем разбирать те из них, которые возникают чаще всего, так чтобы Вам было легко ориентироваться. Если все ошибки исправлены или если они не были допущены, после компиляции в окне сообщений мы имеем надпись:

Рис. 1.35

Теперь можно запускать проект. Для этого в меню «Онлайн» мы выбираем пункт

«Подключение» (рис. 1.36). Также можно использовать сочетание клавиш Alt+F8 или иконку .

Рис. 1.36

Если появится сообщение с предупреждением (рис. 1.37), то необходимо нажать «ОК» и вернуться к исправлению ошибок.

Рис. 1.37

Если все в порядке, то при запуске проекта на исполнение внешний вид системы немного меняется (см. рис. 1.38). В области определения мы видим переменную и ее текущее значение. Также значение переменной и результат работы блока видны на рабочей области. С этой точки зрения работа с языком CFC является очень удобной и наглядной, т.к. всегда понятно какие данные в какой части программы формируются и куда передаются. Кроме того, в программу добавляется операция RETURN. Система делает это автоматически для организации так называемого цикла работы ПЛК, о нем поговорим немного позже. Пока отнеситесь к появлению операции RETURN спокойно, она нам никак не мешает.

Рис. 1.38

До текущего момента система программирования находилась в режиме редактирования. Мы изменяли программу, определяли переменные. При этом в строке состояния, в правом нижнем углу экрана можно видеть надпись «Онлайн». Пока мы редактируем проект, эта надпись имеет неактивный, серый цвет, что является подсказкой. После выбора пункта «Подключение» в меню «Онлайн» система перешла в режим исполнения. При этом в строке статуса надпись «ОНЛАЙН» стала активной (см. рис. 1.39).

Рис. 1.39

В режиме онлайн (другое название режима исполнения) у нас уже нет возможности вносить изменения по ходу процесса. Зато здесь мы можем проверять наш алгоритм на соответствие заявленным требованиям, задавать различные значения переменных, останавливать и запускать процесс в нужные нам моменты.

Может возникнуть вопрос, каким образом будет работать алгоритм, если к компьютеру не подключен контроллер. В данном случае мы имеем дело с одной из наиболее полезных и удобных особенностей CoDeSys - возможностью эмулировать работу алгоритма. Это происходит непосредственно на компьютере, без загрузки проекта в ОВЕН ПЛК. Это удобно, например, когда Вы еще не приняли окончательное решение о покупке конкретной модели контроллеров из линейки ОВЕН. Или если Вы хотите сначала попробовать свои силы в программировании, познакомиться со средой программирования, а уже потом приобретать то или иное необходимое Вам изделие.

Скажем сразу, что эмуляция позволяет в достаточной мере изучить сами принципы программирования. Однако без учета особенностей той или иной модификации ПЛК, без использования физических входов и выходов, подключения модулей расширения или операторских панелей построить реально работающую систему затруднительно. В этой книге информация представлена таким образом, что Вы можете при обучении обойтись без ПЛК. Вместе с тем, дополнительная краткая информацию о работе непосредственно с контроллером включена в некоторые разделы. Мы верим, что ваш интерес к применению ОВЕН ПЛК будет расти по мере прочтения книги и изучения CoDeSys.

О том, что система запустила проект в эмуляции можно судить по той же строке статуса (см. рис. 1.39). Если надпись «ЭМУЛ.» активна, значит программа работает на вашем компьютере, а не загружена в контроллер. Пока мы разбирали первый пример, мы нигде не указывали системе данные о том ПЛК, который хотим использовать. Поэтому CoDeSys по умолчанию загрузил проект в эмуляции. В дальнейшем при работе с реальным устройством Вы сможете переключаться между эмуляцией и целевой платформой (выполнением алгоритма в ПЛК). Для этого перед выполнением операции

«Подключение» необходимо в меню «Онлайн» поставить или убрать галочку напротив пункта «Режим эмуляции» (см. рис. 1.36). Пока же мы продолжим работать в эмуляции.

Сразу после запуска проекта на исполнение система ставит его на паузу. Делается это с тем, чтобы пользователь был готов к тому моменту, когда алгоритм начнет работу. О постановке на паузу можно судить по строке статуса. Если надпись «Запущено» не активна, как, например, на рис. 1.39, система ожидает от нас команды на запуск. При этом Вы можете видеть, что значения переменной и выхода операции ADD неизменны и равны 0. Для запуска работы программы необходимо зайти в меню «Онлайн» и выбрать пункт «Старт» (рис. 1.40). Однако в работе гораздо удобнее использовать клавишу F5 или иконку . После этого надпись «Запущено» в строке статуса станет активной. А в рабочей области побегут цифры в переменной k.

Рис. 1.40

ПЛК, равно как и его эмуляция в системе программирования, работают циклически. Это означает, что контроллер повторяет все описанные нами инструкции через определенные промежутки времени. В эмуляции это время равно приблизительно 50 мс. В ОВЕН ПЛК в зависимости от модификации и сложности алгоритма время цикла может составлять до 1 мс. Таким образом, когда мы описали операцию сложения и предложили системе записывать результат в переменную k, мы организовали постоянный рост значения этой переменной. Каждые 50 мс система забирает из k значение, прибавляет к нему единицу и снова записывает в k. На экране это выглядит, как постоянное увеличение числа. Этот процесс можно приостановить, если поставить выполнение алгоритма на паузу. Для этого можно выбрать в меню «Онлайн» пункт

«Стоп» (рис. 1.41) или использовать сочетание клавиш Shift+F8 или иконку .

Рис. 1.41

После нажатия «СТОП» система останавливает расчет и оставляет на экране последние полученные результаты, то есть результаты последнего отработанного до конца цикла. Таким образом у нас появляется возможность отследить те изменения, которые произошли при работе алгоритма, оценить правильность его работы. Последующий запуск производится, как и в начале работы, через меню «Онлайн» и строчку «Пуск» или с помощью кнопки F5.

Подчас, в процессе работы может потребоваться вручную изменить те или иные значения. В нашей задаче, к примеру, можно обнулить переменную k. Для этого необходимо в области определения или на рабочей области дважды нажать ЛКМ на имени переменной и в появившемся окне (см. рис. 1.42) в нижнем поле ввести новое значение, а затем нажать «ОК».

Рис. 1.42

После этого в рабочей области, справа от переменной голубым цветом будет отображаться новое значение (рис. 1.43). Для ввода нового значения вместо текущего необходимо выбрать в меню «Онлайн» пункт «Записать значения» или нажать сочетание клавиш Ctrl+F7 (рис. 1.44). После этого значение переменной k обнулится.

Рис. 1.43

Рис. 1.44

Для того чтобы одновременно поменять несколько переменных, Вы сначала подготавливаете нужные значения. Эти значения голубым цветом отображаются в вашей рабочей области. А уже затем нажимаете Ctrl+F7, и выбранные переменные одновременно изменяются в программе.

К слову, если в процессе работы с режимом исполнения Вам необходимо обнулить значения всех переменных, т.е. сбросить их в начальное состояние, то для этого можно использовать пункт «Сброс» меню «Онлайн» (см. рис. 1.44). После выполнения этой операции программа автоматически встает на паузу. Об этом можно судить по неактивной надписи «Запущено» в строке статуса (см. рис. 1.39). Далее, нажимая кнопку F5, мы вновь запускаем работу алгоритма с самого начала. Повторим еще раз одну важную мысль: если после запуска вашей программы на исполнение она не работает, то есть значения переменных не меняются, необходимо обратиться к строке статуса.

Проверьте, запущена ли программа, и если она на паузе, воспользуйтесь кнопкой F5. В начале знакомства с CoDeSys такая глупая ошибка может появляться часто. Немного внимательности, и Вы легко с ней справитесь! Равно как и с освоением системы программирования!

После того, как мы написали, запустили и проверили наш первый проект, необходимо вернуться в режим редактирования. Это нужно, если Вы хотите внести дополнения или изменения в алгоритм. В процессе работы программы в эмуляции или на ПЛК сделать такие изменения не удастся. Поэтому для возврата к редактированию проекта мы выбираем в меню «Онлайн» пункт «Отключение».

Рис. 1.45

Кроме того, для операции отключения можно использовать иконку или сочетание клавиш Ctrl+F8. Окно вернется к прежнему виду, с которым мы привыкли работать при написании нашего первого примера. Теперь полезно сохранить проект и поблагодарить себя за хорошую работу.

приложение №5

Критерии оценок

Критерии оценки работы студентов на практическом занятии

Оценка «отлично» ставится, если студент выполнил работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности действий; в ответе правильно и аккуратно выполняет все записи, чертежи, код программы; правильно выполняет анализ ошибок.

Оценка «хорошо» ставится, если студент выполнил требования к оценке "5", но допущены 2-3 недочета.

Оценка «удовлетворительно» ставится, если студент выполнил работу не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы; в ходе проведения работы были допущены ошибки.

Оценка «неудовлетворительно» ставится, если студент выполнил работу не полностью или объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/316464-metodika-provedenija-zanjatija-po-uchebnoj-pr