Всё не то и всё не так — когда твой компьютер ПЛК
Статья указывает на особенности разработки для промышленных контроллеров. Написана для объеденения программистов данного направления.
Кто такой этот ваш ПЛК
ПЛК (программируемый логический контроллер) — компьютер с особенностями развития. Главные требования к ПЛК: надёжность, низкая стоимость, быстрая реакция на входные воздействия, простота программирования. Данные требования привели к тому, что большинство производителей для своих ПЛК выпускают нативные среды исполнения и разработки. Но нельзя не отметить CodeSys — общеизвестный разработчик ПО для программирования ПЛК.
Несмотря на многообразие сред исполнения и разработки, программы пишутся на языках стандарта IEC 61131–3:
Реализации стандарта у разных производителей могут несущественно отличаться. Единый стандарт позволяет без особых проблем переносить код из одной среды программирования в другую.
Не как все
Самый «нормальный» язык из IEC 61131–3 — ST, который считается высокоуровневым языком программирования. Хочу обратить внимание, что под языком программирования подразумевается спецификация — правила написания кода. Время выполнения одного кода может меняться в зависимости от компилятора.
Самый важный момент, который стоит изучить, перед тем как писать код — это понимание принципов работы ПЛК. На рис. 1 изображена максимально упрощённая схема работы ПЛК.
Рисунок 1 — Принцип работы ПЛК
Рисунок 1 — Принцип работы ПЛК
Из рис. 1 нужно понять, что ваш код будет выполняться каждый цикл. Время цикла — это время, которое нужно ПЛК для считывания входов, выполнения своих системных вызовов, выполнения вашей программы и формирования выходных значений. Обычно время цикла измеряется в микро- или миллисекундах.
Если в «классических» ЯП (языках программирования) первая программа выводит в консоль «Hello, world!», то в средах разработки программ для ПЛК вы консоли не увидите. Отладка происходит обычно во время выполнения программы, путём постановки точек останова, значения переменных в режиме отладки обычно накладываются на код, где они используются, причём значения можно изменять при отладке.
Прежде чем отлаживать проект — его нужно написать. И тут можно столкнуться со многими проблемами.
Сперва придётся ознакомиться со структурными единицами проекта: program organization units (POUs). POU может быть представлен как программа, функциональный блок или функция. У каждого элемента свои особенности. Типы данных такие же как и в других ЯП. Объявление переменных происходит в отдельной области перед кодом программы.
Следующая проблема — это подключение библиотек. Разные ПЛК используют разные ОС, устройства и протоколы. GitHub на моё удивление не знает про существование ST. В связи с этим остаётся надеяться на наличие нужных вам библиотек у производителя ПЛК. В случае наличия нужной библиотеки вам в редких случаях придётся ещё заплатить за её использование.
Использовать систему контроля версий в большинстве случаев бессмысленно так как ваш проект будет представлять один бинарный файл — проследить изменения будет сложно, не говоря уже про слияние проектов. Иногда производители предусматривают нативные инструменты для сливания (сравнивания проектов).
Все знают про самый используемый стек протоколов TCP/IP, но в промышленной автоматизации есть игроки поважнее, связано это с тем, что сетевые карты для Ethernet/IP/TCP стека довольно дорогие и требовательные к ресурсам устройства и устанавливать её в простенький блок питания или расходомер нерационально. На сцену выходят RS-232, RS-485, ModBus, CAN, ProfiBus, EtherCAT etc. Кроме знания протокола придётся «поковыряться» с мануалом, чтобы понять как формировать сообщения и какие ждать ответы.
Нормальные люди под frontend-ом понимают HTML, CSS, JS, у автоматизаторов это SCADA или HMI. Если кратко, то это ПО для разработки пользовательского интерфейса. Подавляющее число SCADA взаимодействуют с ПЛК посредством OPC-сервера.
При возникновении ошибок или если не знаете как реализовать ту или иную функцию, то Stack Overflow вам навряд ли поможет — скорее всего вам придётся «ковыряться» в документации производителя ПЛК.
Пора кончать
Получилось много текста, но это меньше капли в океане промышленной автоматизации. Каждой проблеме можно посвятить отдельную статью.
Но главной проблемой я считаю отсутствие площадок для обмена опытом между специалистами данной области. Данная статья нужна для привлечения внимания. Все проблемы решатся быстрее, если о них будут все знать, если решения будут проверены множеством специалистов.
Для дальнейших дискусий и связи предлагаю telegram чат и канал.
Ну и не забываем оставлять свои мысли и замечания в комментах. Надеюсь устроить хоть небольшой движ в этой сфере.
