基于组件模型自动生成的PLC自动化项目设计

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基于组件模型自动生成的PLC自动化项目设计

  • 适用:本科,大专,自考
  • 更新时间2024年
  • 原价: ¥291
  • 活动价: ¥200 (活动截止日期:2024-03-30)
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基于组件模型自动生成的PLC自动化项目设计

           基于组件模型自动生成的PLC自动化项目设计
1简介
工业控制系统是一种特殊类型的计算机系统,控制装置的物理手段,控制逻辑和序列。此外,他们通常以应对来自外部事件的环境控制。他们使用可编程逻辑控制器(PLC),工业通讯系统(现场总线),和专用I / O设备,以满足业务需要。作为一个计算机系统,其设计处理的定义,软件架构,实现了控制策略。传统上,每个控制设备供应商提供了一个发展的系统的专有软件体系结构和编程语言。为推广利用标准这一应用领域,国际组织正在作出巨大的努力。 PLCOpen成立于1992年,它是一个供应商和产品的独立全球协会,其任务是要解决的主要协会相关主题编程,以支持采用国际标准在这一领域。国际电工委员会(IEC)推动开放式系统,用于工业控制领域。国际电工委员会61131-3标准提出了一种软件模型和编程语言的工业过程测量和控制系统(IPMCS)。大多数的PLC制造商的目标是成为国际电工委员会61131-3标准兼容。 PLCopen确定了不同的遵守程度(基地和符合),许多公司的认证。例如,施耐德电气公司,功率软件,三菱电机,松下,和智能软件解决方案,等等。自动化联盟是由公司的自动化行业如ABB或瓦戈,其硬件设备都是相同的编程IEC61131-3编程系统。其中大部分,除其他制造商,属于PLCopen组织。
作为业界达到更大的成熟度和应用增加了复杂性,整合的方法,使系统的描述和定义在其建设成为必要。一个有趣的审查信息系统和生产系统的环境是。它也说明了信息系统的方法,已转移到生产系统。应用综合信息系统技术和方法,以生产系统仍然是当前的做法。在这个意义上,基于构件的软件工程( CBSE )是一个相对较新的软件工程方法,已被证明是非常强大的设计,软件密集型系统。一个组成部分的技术专门为现场设备的建议。其他有趣的工作是预测模型和一致性检查外功能特性有关的分布式实时控制系统的开发和实施。
2相关工作
基于战略的组成部分的目的是管理的复杂性,缩短进入市场,并减少维修要求建立系统与现有的组件和连接器。一些企图进行了不同的作者对使用众所周知的造型语言设计工业过程测量控制系统(IPMCS) 。提议使用统一建模语言(UML)的具体组成部分的控制系统之后,国际电工委员会61131-3标准。这两种方法适用于面向对象技术,工业自动化应用模型。然而,目前还不清楚是否造成的模型分析方面的一致性POUs(项目组织单位)为蓝本的UML功能。此外,文件没有说明如果这些模式可以进口的PLC编程工具,以下载自动化项目上的目标。模型为基础的方法,提出使用两种观点来描述的设计,制造系统:概念期和控制工程师看法。他们还利用UML的指导系统的设计。特别是,他们的行为分析系统使用之前,其执行的潜力的UML图表。但是,他们不支持自动代码生成。
还有其他的作品,重点放在应用程序的设计采用国际电工委员会61131标准。提出了一种方法,分析和建模的离散事件系统应用的发展,控制逻辑的基础上IEC61131-3标准。这种方法提供了同一个工具,提供了一个独立选举委员会表示61131-3计划的执行控制中的应用。
有关分布式工业控制系统,不断变化的国际电工委员会61499标准正在讨论作为继任的国际电工委员会61131标准。目前,有一个极大的兴趣分析的影响,在行业新标准,以及它的收敛性与IEC 61131-3标准。一些团体正在集中他们的研究在这一议题。设计是面向对象,并使用UML的定义4分层架构设计的这种类型的系统。
很少有商业现成的工具是国际电工委员会61499兼容。
然而,目前大部分的PLC制造商提供的编程工具,按照国际电工委员会61131-3标准,并且在大多数情况下,他们提供了一个专有的解决方案和协议的分布式应用,涉及自己的PLC。
什么是国际电工委员会61131-3标准不能解决之间的互操作性是PLC编程工具,使真正的软件重用。在此背景下, PLCOpen技术委员会6选择了XML来定义一个共同的语言POUs书面转让中的任何一种五年之间的教育和IEC支持的语言工具61131-3兼容。它确定了全球XML架构定义自动化项目的内容中所界定的国际电工委员会61131-3的软件模型。至于这样做的目的是交流编程工具,它是没有必要的一致性检查(转让的代码应该是测试的代码工具) 。
本文的目标是更普遍的,因为它提出了一个通用的标记语言,具体的内容不仅,而且还组成规则。因此,使用相同的内容,但实行的限制,确定一个有效的IEC61131-3自动化项目。此外,使用的标记语言不仅定义了软件体系结构,而且硬件结构,其基础是共同的因素和供应商的具体特点。因此,这一定义在XML语言不仅使说明工业控制应用,而且还分析一致性方面履行的组成规则。这些检查是必要的,因为模型可以产生比其他工具PLC编程工具,例如我们的建模工具,以及框架,如克基拉和其他工具的评论以上。因此,有必要检查的正确性模型前一代的自动化项目。它涉及的是使用XML获得了正式的说明代码使用有限状态机的指令表语言。这是相辅相成的工作这里提出,作为拟议的架构可集成的标记语言的身体POUs的白细胞介素。
有不同的XML技术,可以获取信息,或设置从/示范。集成开发环境介绍,使用的标记语言,本文提出了为核心的整合的COTS工具,支持发展循环工业控制应用。以同样的方式,它能够将任何上述的开发工具,以及任何PLC编程工具。
3基于构件模型IPMCS
基于构件的战略的目标是管理复杂性,缩短产品上市时间,减少维护需求,建立系统与现有的组成部分。最主要的原因在于部分生产和部署是独立的组件及其背景;独立成分的开发,测试,配置和以后再利用,以及升级和更换的运行系统。
一般而言,软件架构的定义是配置的元件和连接器。一个组成部分是一个概括的计算单位,并有一个接口(例如,港口) ,指定的部分功能,可以提供。连接器封装元件的方式相互作用。连接器所指定类型的连接器,角色定义的连接器类型和限制的作用,连接器。组件连接附加的端口连接器的作用。
另一个重要的概念是建筑风格。建筑风格的定义模式和语义制约配置的元件和连接器。因此,一种风格可以定义一组或家庭的制度,有着共同的建筑语义。
基于构件的方法来描述工业控制系统包括确定组件,连接器和建筑风格,使描述两者的硬件和软件架构的应用程序。该模型必须完成之间的关系的内容都架构,因为它们代表同一个系统。例如,如果硬件架构描述三个不同的PLC中的应用,软件架构必须说明三个自动化项目,每个公司。或者,如果代码使用一个变量,代表值从一个传感器,硬件体系结构中必须包含的投入在一个I / O电路板相匹配的类型(布尔,字节或其他)等变量。否则,应用模型的结果不连贯。
硬件体系结构代表了电子电器工程的看法。因此,它涉及物理设备构成的控制系统。一般控制器( PLC的)凡控制代码的执行, I / O设备,用于监测和指挥的程序和总线部分,在该仪器是分发。通常情况下,控制器和I / O设备组成的一套板:电源供应器时, CPU ,记忆卡,通讯卡等。总线控制器和相关部门的通信局。
另一方面,软件体系结构代表了软件工程的观点和它实现了功能的控制系统。正如上述评论,该软件模型提出的国际电工委员会61131标准定义的软件架构的工业控制系统等。简单地说,规定的要点,确定了控制应用如下:每个PLC或开放PLC (制造商的独立控制系统)是由一个配置。它包含的资源和任务。资源提供支持程序执行任务的同时允许设计人员控制的执行率不同部分的程序。最后,资源也包含程序,它是一个类型的项目组织单位(POU)的执行代码。该代码可以在任何书面的五个编程语言提供的标准,这让使用功能块和功能POUs 。前者是关键宝实现软件复用。 POUs定义和/或使用的变量,其特点是其可见度,类型和价值。
3.1模拟要素的电子电气工程期
硬件体系结构描述的分布式工业控制系统可以说是在两个层次。第一级是一个全球性的观点,即代表了高层体系结构的方式相互关联的节点公共汽车部分。第二个层次描述每个节点通过模块和董事会组成它。
在这一领域的看法,不封装组件的计算单位,但它们被用来形容的硬件设备。它们可能包含有用的资料的硬件配置在应用程序启动。硬件组件的总线部分,节点和板,除通信局,这是一个类型的连接器。所有组件的特点是,制造商,序列号和固件版本。每一种类型的部分增加了新的特点。例如,组件,描述了一个总线段的特点,至少在速度和议定书,将在OSI应用层。也有可能为部分有特点所确定的制造商。
相关的硬件接口,有一个类型为每个描述水平。每次通信局连接节点,并巴士部分代表部分连接器。所谓的数据连接器是用来在第二个层次图,它代表数据在I / O卡。特别是,数据连接器相关的每一个字节的数字卡上,或每一个模拟频道。在这两种情况下,连接器的特点是,它们的相对地址,信用卡和它们的大小。
3.2模拟要素的软件工程观点
软件工程领域的元件和连接器的对应内容的IEC61131-3标准的软件模型。两种类型的组件被认为是:那些允许界定架构(配置,资源和任务) ,也就是说,他们并不代表一个计算单位,但它们包含其他组件,包含代码或组织的执行元件载代码(POU)。后一类可以实现真正的重用,但前者类型允许的定义,正确的软件架构和他们直接相关的硬件组件。
配置代表了完整的软件架构,对应的PLC它代表。它至少包含一个资源。每项资源包含了可执行代码的结构程序。或者,它们可能含有的任务,可以由事件或时间,有一个优先事项。定期和零星的执行所取得的关联程序和功能块宝情况的任务。在这个意义上,所有程序和相关的功能块,以同样的任务执行在同一时期和优先事项。
另一方面,软件的连接器符合国际电工委员会61131-3变量和它们之间的通信软件组件。事实上,他们的知名度识别组件,参与通讯: VAR_ACCESS识别程序之间的通信居住在不同的配置。在配置水平VAR_GLOBAL之间的沟通程序确定居住在不同的资源配置相同。VAR_GLOBAL在确定资源水平之间的沟通程序相同的资源。最后,VAR_LOCAL识别嵌套POUs之间的沟通。
3.3之间的关系的硬件和软件的看法
硬件和软件架构描述了同样的控制系统由不同的看法。因此,它们不是独立的。为了代表一致的应用程序,组件和连接器在每一个观点,必须有关。特别是,公司必须符合配置, CPU是涉及到资源和数据连接器(占一个字节的数字I/O或模拟频道)是关系到全局变量或一个领域的全局变量。
最后,如果控制系统由一个以上的公司,它们之间的通信需要之间的关系每一个通信局(部分连接器)和国际电工委员会61131-3获得变量( VAR_ ACCESS),其中包含的信息的交换
4一种标记语言,用于描述ICSs
在本节中,一个标记语言,用于描述industrialcontrol系统的建议。它利用软件和硬件组件和连接器的组成和执行规则。标记语言已被定义为XML架构和它允许一个定义应用三个方面的XML架构要素:硬件架构的软件架构和组成部分之间的映射和连接器的两种意见。
正如上述评论的中心是由至少有一个处理节点可以分配的I/O之间的联系处理节点和I/O或处理节点之间的方式描述巴士部分。
不同类型的板(输入输出,电源,处理器,内存卡, ... )是指通过一个类型,扩展了通用电路板类型。
描述软件体系结构有两个主要部分:一个载有类型(数据和POUs )所界定的程序员和使用的应用程序,以及其他含有自动化项目本身。这一分离的问题首次提出的TC6 - XML的组PLCopen 。这里提出的工作提出了三个主要的改变原来的建议:首先,每种类型的组成部分中确定的节。在国际电工委员会61131软件模式被定义为XML架构元素。因此,一些内容在PLCOpen成为TC6架构属性的新的提案。其次,一个简单型XML架构元素是指每个小学的数据类型的信息,教育和IEC61131-3标准。这使得一个检查的正确性在默认值的变量。最后,为了保证建筑风格描述自动化项目之后,XML架构关键内容以及规则已被用来保证一致性。这些修改是必要的,如果其他工具,如造型,配置或文档工具可能会产生或消耗的部分模式。
配置部分的特点是它的连接器或变量(全球和接入)和至少一个资源的组成部分。后者还确定其连接器(全局变量) ,可选择的任务组成部分,至少有一实例程序类型。

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