Тема 3.1. Открытые системы и целесообразность выбора языков МЭК

Привязать потребителей к своим изделиям — мечта любого производства. С этой целью секреты технологии, позволяющие получить высокие качественные показатели продукции, должны тщательно охраняться. Это классический закрытый подход. Для потребителя желательно иметь возможность совместно использовать изделия разных фирм. Но с точки зрения производителя это не выгодно, поскольку повышает вероятность того, что заказчик откажется от некоторых покупок в пользу конкурентов.

На самом деле это поверхностное заключение справедливо не всегда. Так, если продукция является достаточно технически сложной и имеет широкую сферу применений, то удовлетворить каждое конкретное пожелание индивидуального заказчика почти невозможно и дорого. Недовольство даже одной малосущественной для большинства деталью может привести к отказу от продукции данной фирмы вообще. При производстве же совместимой продукции (подчиненной требованиям открытого стандарта) фирма производитель может сконцентрироваться на развитии наиболее удачных своих решений. Не опасаясь потерять заказчика, производитель может отказаться от невыгодных для себя изделий или частей работы. Кроме того, благодаря совместимости появляется возможность внедрять свои передовые изделия даже в полностью захваченных областях рынка. Так начинающие коллективы получают шанс проявить себя и найти свое, пусть даже не очень большое место среди промышленных гигантов. Тем самым расширяется и сам рынок. Выгоду открытого подхода наглядно доказала фирма IBM на примере своих IIK.

В 1979 году в рамках Международной Электротехнической Комиссии (МЭК) была создана специальная группа технических экс-

пертов по проблемам ПЛК, включая аппаратные средства, монтаж, тестирование, документацию и связь.

Первый вариант стандарта был опубликован в 1982 году. Ввиду сложности получившегося документа было решено разбить его на несколько частей. В настоящее время стандарт включает следующие части.

Часть 1. Общая информация.

Часть 2. Требования к оборудованию и тестам.

Часть 3. Языки программирования.

Часть 4. Руководства пользователя.

Часть 5. Спецификация сообщений.

Часть 6. Полевые сети.

Часть 7. Программирование с нечеткой логикой.

Часть 8. Руководящие принципы применения и реализации
языков ПЛК.

Первоначально стандарт имел номер 1131, с 1997 года МЭК перешел на 5-цифровые обозначения. Теперь правильное наименование международной версии стандарта — МЭК 61131.

Далее мы сосредоточимся главным образом на языках программирования, описанных в третьей части стандарта. Для краткости, если в тексте употребляются слова «стандарт МЭК», следует понимать МЭК 61131-3. При ссылках на другие документы будет дано полное наименование.

Если посмотреть на языки стандарта МЭК с точки зрения современной информатики, то каждый их них можно подвергнуть оправданной критике (особенно SFC). Вероятно, было бы более разумным, опираясь на опыт использования наиболее популярных языков, создать один хороший универсальный язык. Эта идея не нова. Все старое программное обеспечение для контроллеров просто нужно будет переписать с нуля. В условиях конкурентного производства очень важно проводить внедрение новой техники быстро. А для этого необходимо максимально задействовать отработанные решения.

Включение в стандарт пяти языков объясняется в первую очередь историческими причинами. Разработчики стандарта столкнулись наличием огромного количества различных вариаций похожих языков программирования ПЛК. Вошедшие в стандарт языки созданы на основе наиболее популярных языков программирования наиболее расространенных в мире контроллеров. Если взять любой контроллер, работающий в современном производстве, то его программу можно перенести в среду МЭК 61131-3 с минимальными затратами. Речь не идет о том, что программу можно будет использовать без какой-либо правки. Безусловно, потребуется некоторая адаптация и отладка, но несравненно меньшая, чем при создании проекта с нуля.

После принятия стандарта появилась возможность создания аппаратно-независимых библиотек. Это регуляторы, фильтры, управление сервоприводом, модули с нечеткой логикой и т. д.
Наиболее удачные, отработанные востребованные библиотеки становятся коммерческими продуктами.

Инженер, спроектировавший машину, должен иметь возможность самостоятельно написать программу управления. Никто лучше его не знает, как должна работать данная машина. Инженер, привыкший работать с электронными схемами, гораздо легче сможет выражать свои мысли в LD или FBD. Если он знаком с языками PASCAL или С, то использование языка ST не составит для него сложности.

За время развития ПЛК размер средней программы возрос более чем в 100 раз. Многие решения, требовавшие раньше аппаратной поддержки, реализуются сегодня программно. Соответственно, требования к качеству программного обеспечения очень высоки. Поэтому сложную программу должны писать специалисты. Но для ответственных проектов очень важно, чтобы программа алгоритма была понятна техническому персоналу, осуществляющему настройку, сопровождение и ремонт оборудования.
Они не обязаны изучать программу досконально, но понимать, что происходит, безусловно, должны.

Очень часто технологи описывают процесс примерно так:«слегка перемешать, подогреть и довести до готовности». С аппаратными средствами здесь фактически все понятно, а вот с алгоритмом управления значительно сложнее. Для более детальных обсуждений технологии необходим некий общий язык, документальный и наглядный. Диаграммы SFC справляются с этой ролью не хуже специализированных инструментов (например, UML), являясь притом действующей программой, а не просто моделью.

Страшно подумать, что придется объяснять работу сложной программы по ассемблерным или С листингам. Не исключайте ситуации, что общаться придется не на родном языке. Современные системы программирования контроллеров позволяют выполнить несколько распечаток программы с комментариями на разных языках — русском, немецком и т. д. Очевидно, это уже не маркетинговый ход разработчиков, а реальное требование современного бизнеса. Неэффективно реализованную программу можно заставить работать быстрее увеличением быстродействия процессора. Доходчивости представления достичь гораздо сложнее.
Программу, в которой невозможно разобраться, придется рано или поздно выбросить.

Внедрение стандарта дало фундамент для создания единой школы подготовки специалистов. Человек, прошедший обучение по программе, включающей стандарт МЭК 61131, сможет работать с ПЛК любой фирмы. В то же время, если он имел ранее опыт работы с любыми ПЛК, его навыки окажутся полезными и существенно упростят изучение новых возможностей.

Программист не ограничен применением заданных в стандарте типов данных и операций. Стандарт допускает возможность создания пользовательских типов данных и функциональных блоков. Функции и функциональные блоки великолепно реализуют инкапсуляцию деталей реализации. Созданные пользователем библиотеки абсолютно равноправны стандартным. Новые оригинальные аппаратные решения изготовителей ПЛК могут быть поддержаны собственными библиотеками. Причем при создании
внешних библиотек можно использовать любые инструменты вплоть от ассемблера до С++.

Вообще стандартные компоненты МЭК для программиста, как дороги для автомашин. Количество возможных путей всегда очень ограничено. Ближе полем, но по дороге быстрее.