Программирование универсальных промышленных контроллеров и компьютеров

 

Универсальные инструментальные средства программирования (инструментальные технические, программные и языковые средства) обычно используются для реализации сложных вычислительных и управляющих процедур, организации вычислительных процессов в автономных и сетевых структурах АИУС, а также программирования однокристальных микроконтроллеров. Это могут быть как машинно-ориентированные языки типа ASSEMBLER, так и универсальные алгоритмические или объектно-ориентированные языки типа PASCAL,C++. В качестве инструментальных технических средств, обычно используются рабочие станции на базе IBM – совместимых компьютеров, оснащаемых инструментальными программно-языковыми пакетами.

I. Если используются для реализации АИУС одноплатные универсальные ОПК на базе ОМК, то обычно используется машинно-ориентированные языки (ASSEMBLER),разработка программ разбивается на два различных этапа:

Первый этап

· постановка задачи, разработка алгоритма и разработка исходного текста программы;

· получение программы в машинных кодах для загрузки работы в микроконтроллере;

Первый этап не поддаётся формализации и выполняется разработчиком.

Второй этап, как правило, реализуется с помощью текстовых редакторов, трансляторов с ассемблера, программ-отладчиков (симуляторов), работающих на компьютерах в различных операционных средах. Такие ЭВМ, используемые на втором этапе, и, как правило, не совместимые по системе команд с ОПК, называют эмулирующими ЭВМ.

II. Если АСУ ТО на базе промышленных компьютеров, то обычно используются универсальные алгоритмические языки, которые дают возможность снизить трудоёмкость программирования и решать сложные задачи управления и обработки информации. В этом случае наиболее широко используются такие языки как С, С++, PASCAL, BASIC реального времени, а также интегрированные среды визуального программирования.

III. Специализированные автоматизированные технологии программирования промышленных контроллеров (CASE-технологии) представляют собой совокупность:

1) методологий анализа,

2) проектирования,

3) разработки

4) сопровождения программного обеспечения.

Основная цель CASE – технологий состоит в том, чтобы отделить процесс проектирование программы от процесса их кодирования и последующих этапов разработки и дать возможность разработчикам не вникать во многие детали разработки и функционирования программ. CASE предоставляет пользователям в конкретной предметной области наглядные и интуитивно понятные специализированные языки программирования. Следует отметить графическую ориентацию CASE, позволяющую описывать программы в виде двухмерных схем. Это существенно упрощает программирование и снижает его трудоёмкость. Применительно к объектно - программируемым контроллерам. CASE-технологии наиболее полно реализованы в программных интегрированных средах ISA CRAF (французская фирма CJ International) и Ultralogic.

Например, система Ultralogic представляет комплекс программ, используемых в рамках ОС Windows, предназначенных для разработки ФПО сбора данных и управления технологическими процессами.

В качестве языка программирования в системе Ultralogic используется язык функциональных блоковых диаграмм (FBD),представляющий пользователю механизм объектного визуального программирования.

Коротко суть:

Программа строится из функциональных блоков (ФБ). Внутри каждого такого ФБ имеется обозначение функций, выполняемых блоками. Эти блоки имеют входы и выходы и могут быть связаны друг с другом.

Примеры функций: / – деление, + – сложение

Примеры записи программ в среде Ultralogic.

1) Программа вычисление среднего арифметического Aver показаний трёх датчиков А1,А2,А3.

Рис.6.4.3.1. Функциональная схема программы вычисления среднего арифметического.

 

2) Программа, реализующая алгоритм пропорционального регулятора.

Рис.6.4.3.1. Функциональная схема программы, реализующая алгоритм пропорционального регулятора.

 

Val – фактическое значение регулируемой величины (Y);

Ref – заданное значение регулируемой величины (Y_з);

Кш – усиление (коэффициент К₁);

Out – регулирующее воздействие на исполнительное устройство объекта.

 По такой программе реализуется вычисление регулирующего воздействия по формуле:

Х = К₁·(Y₁ – Y_з) или Out = (Val – Ref)·Кш