Настоящий стандарт — один из серии стандартов, разработанных или предполагаемых к разработке на основе международных стандартов серии МЭК 61131, относящихся к программируемым контроллерам и связанным с ними периферийным устройствам. Стандарты серии МЭК 61131 имеют следующую структуру:Часть 1: 1992 Общая информация.Часть 2: 1992 Требования к оборудованию и испытания.Часть 3: Языки программирования.Часть 4: Руководства для пользователя.

Часть 5: Технические характеристики средств обмена сообщениями.

Положения и процедуры, устанавливаемые настоящим и другими стандартами данной серии, следует применять совместно. Они должны иметь приоритет перед положениями государственных стандартов, разработанных или предполагаемых к разработке на основе других стандартов МЭК в отношении программируемых контроллеров и связанных с ними периферийных устройств (за исключением стандартов по безопасности).

Заключение о соответствии программируемых контроллеров и связанных с ними периферийных устройств требованиям, установленным в настоящем и других государственных стандартах на основе стандартов серии МЭК 61131, может быть дано после выполнения всех испытаний и проверок, установленных в государственном стандарте на основе МЭК 61131-2.

В настоящем стандарте требования, дополнительные к аутентичному тексту МЭК 61131-1, отражающие потребности экономики страны, выделены курсивом.

Настоящий стандарт распространяется на программируемые контроллеры и подсоединенные к ним периферийные устройства [инструментальные средства программирования и отладки программ (СПИОП), технические средства тестирования и человеко-машинного интерфейса и т.п.].Программируемые контроллеры и связанные с ними периферийные устройства рассматривают как самостоятельные изделия, применяемые для автоматизации производственных процессов.Настоящий стандарт не распространяется на автоматизированные системы, в которых программируемые контроллеры могут быть применены как один из основных компонентов этих систем, включая и их программное обеспечение.Целями настоящего стандарта являются:- определение основных характеристик, которые влияют на выбор и применение программируемых контроллеров и подключаемых к ним периферийных устройств;

— определение минимальных требований к функциональным характеристикам, условиям обслуживания, параметрам конструкции, общей безопасности и испытаниям программируемых контроллеров и связанных с ними периферийных устройств;

— предоставление пользователям справочной информации по применению программируемых контроллеров и связанных с ними периферийных устройств.

б) горячий рестарт: Повторный запуск после пропадания питания, выполненный в течение промежутка времени, максимально допустимого для данной конфигурации ПК, при котором происходит восстановление работоспособности ПК, как если бы пропадания питания и не было. Вся входная/выходная информация и другие динамические данные, а также контексты прикладных программ восстанавливаются или остаются без изменений.Возможность горячего рестарта требует наличия автономно питаемых часов реального времени или таймера для определения времени, прошедшего после обнаружения неисправности питания, а также наличия доступных пользователю средств для программирования разрешенного (допустимого) максимального времени для данного технологического процесса.

4.1.1 Общая структураНа рисунке 1 показана типовая функциональная структура конфигурации ПК, в которой представлены основные блоки, выполняющие следующие функции:- обработки сигналов;- интерфейса с датчиками и исполнительными приводами;- передачи данных;

— человеко-машинного интерфейса;

— программирования, отладки, тестирования и документирования;

— обеспечения электропитанием.

Все блоки обмениваются друг с другом данными, а также сигналами от контролируемой установки/процесса для реализации заданной функции управления.

Рисунок 1 — Типовая функциональная структура конфигурации ПК

4.1.2 Функция обработки сигналовФункция обработки сигналов охватывает процессы хранения прикладной программы и данных, операционную систему, выполнение прикладных программных функций. Она заключается в обработке сигналов, полученных от датчиков, а также из области хранения внутренних данных, формировании сигналов для исполнительных механизмов и для записи в область хранения внутренних данных в соответствии с прикладной программой.

4.1.3 Функция интерфейса с датчиками и исполнительными приводамиФункция интерфейса с датчиками и исполнительными приводами преобразует:- входные сигналы и/или данные, полученные от установки/процесса, в соответствующие уровни для последующей обработки;- выходные сигналы и/или данные, полученные в результате выполнения функции обработки сигналов, в соответствующие стандартные уровни, обеспечивающие управление исполнительными механизмами и/или дисплеями.

4.1.4 Функция передачи данныхФункция передачи данных заключается в обмене данными с другими системами или устройствами, такими как, например, другие ПК, контроллеры роботов, компьютеры.

4.1.5 Функция человеко-машинного интерфейсаФункция ЧМИ заключается в обеспечении взаимодействия человека-оператора с данными, получаемыми в результате выполнения функции обработки сигналов, а также поступающими от установки/процесса.

4.1.6 Функции программирования, отладки, тестирования и документированияДанные функции заключаются в загрузке и генерации прикладной программы, ее мониторинге, тестировании и отладке, а также документировании и архивировании.

4.1.7 Функции обеспечения электропитаниемФункции обеспечения электропитанием заключаются в преобразовании напряжений и изоляции цепей ПК от сети электроснабжения.

4.2 Функция обработки сигналовВозможности контроллеров определяются программируемыми функциями, которые в обобщенном виде представлены в таблице 1. Для облегчения использования их подразделяют на группы в зависимости от назначения.

4.2.1 Операционная системаФункция операционной системы заключается в управлении внутренними взаимозависимыми функциями ПК (управление конфигурацией, диагностика, управление памятью, управление исполнением прикладной программы, связь с периферийными устройствами и с интерфейсными функциями датчиков и приводов и т.п.).

4.2.2.1 Хранение прикладной программыПрикладная программа находится в ячейках запоминающего устройства (ЗУ), в которых записаны инструкции (команды), исполнение которых периодически или по прерыванию определяет работу установки или процесса.

4.2.2.2 Хранение прикладных данныхХранение прикладных данных обеспечивают ячейки ЗУ, в которые записывают таблицы состояния входов/выходов, а также данные, необходимые при выполнении прикладной программы (например, наборы значений для таймеров, счетчиков, условий для выдачи аварийных сигналов, параметры и формулы, определяющие функционирование установки или процесса).

4.2.2.3 Тип памяти, емкость памяти, использование памятиПрименяют различные типы памяти: чтения/записи (ОЗУ), только для чтения (ПЗУ), однократно программируемые (ОПЗУ), перепрограммируемые (ППЗУ). Сохранение памяти при сбоях в электропитании достигается соответствующим выбором типа памяти в зависимости от назначения (например, ППЗУ, ОПЗУ) или же резервированием электропитания для энергозависимой памяти (например, применением аккумуляторов).Емкость памяти — это число ячеек ЗУ в килобайтах, которые резервируются для хранения как прикладных программ, так и прикладных данных. Емкость памяти определяется:- объемом памяти в минимально используемой конфигурации (например, 1 кбайт ОЗУ + 4 кбайта ППЗУ);- размером(ами) пространства для осуществления приращений;

— объемом(ами) памяти в максимальной конфигурации.

Каждая программируемая функция, используемая прикладной программой, занимает ячейки ЗУ. Число требуемых ячеек обычно зависит от программируемой функции и типа ПК.

Хранение прикладных данных требует емкости памяти, зависящей от объема и формата записываемых данных.

4.2.3 Выполнение прикладных программПрикладная программа может включать в себя несколько задач. Выполнение каждой задачи осуществляется последовательно как одна запрограммированная функция во времени до окончания задачи. Запуск задачи, периодически или при обнаружении некоторого события (условие прерывания), осуществляется под управлением операционной системы.

4.3.1 Типы входных/выходных сигналовИнформация состояния и данные от установки/процесса передаются в систему ввода/вывода данных ПК посредством двоичных, цифровых или аналоговых сигналов. Наоборот, управляющие воздействия и данные, полученные в результате выполнения функции обработки информации, вводятся в установку/процесс путем использования соответствующих двоичных, цифровых или аналоговых сигналов. Огромное множество используемых датчиков и исполнительных механизмов требует создания широкого диапазона входных и выходных сигналов.

4.3.2 Характеристика системы ввода/вывода данныхВ системах ввода/вывода данных используются различные методы обработки, преобразования и гальванического разделения сигналов. Поведение и функциональные характеристики конфигурации ПК зависят от статической/динамической оценки сигнала (обнаружения событий), процедур записи/извлечения, наличия оптоизоляции и т.д.Системы ввода/вывода обычно характеризуются модульной функциональностью, которая позволяет конфигурировать систему на базе ПК в соответствии с потребностями установки/процесса, а также последующего расширения (вплоть до максимальной конфигурации).Система ввода/вывода может находиться в непосредственной близости от блоков, осуществляющих функции обработки сигналов, или может быть смонтирована вблизи датчиков или исполнительных механизмов установки/процесса при дистанционном управлении от блоков, осуществляющих функции обработки сигналов.

4.4 Характеристики функции передачи данныхФункция передачи данных обеспечивает обмен программами и данными между внешними устройствами и блоком обработки сигналов ПК для того, чтобы реализовать такие функции, как передача программ, файлов данных, мониторинг, диагностирование.Перемещение программ и/или данных обычно выполняется путем передачи по локальным сетям или двухточечным соединениям последовательных данных.

4.5 Характеристики функции человеко-машинного интерфейсаФункция ЧМИ — это обеспечение:- оператора информацией, необходимой для мониторинга функционирования установки/процесса;- оператору взаимодействия с конкретной конфигурацией ПК и его прикладной программой в целях принятия решений и выполнения настроек вне зависимости от индивидуальных возможностей.

4.6 Характеристики функций программирования, отладки, мониторинга, тестирования и документированияДанные функции реализуются либо как интегрированные, либо как независимые части ПК. Они обеспечивают генерацию кодов и хранение прикладных программ и данных в запоминающем(их) устройстве(ах) ПК, а также повторное считывание таких программ и данных из запоминающего(их) устройства(ств).

4.6.1.1 Создание прикладной программыПрикладная программа может быть введена с помощью алфавитно-цифровой или символьной клавиатуры, а в случае использования дисплеев с управляемым меню — с помощью ключей курсора, джойстика, мыши и т.д. Ввод всех программ и данных обычно проверяют на обоснованность и внутреннюю согласованность с целью минимизировать ввод некорректных программ и данных.

4.6.1.2 Отображение прикладной программыВ процессе создания прикладной программы все инструкции отображаются немедленно: команда за командой (в случае строчечного дисплея) или фрагмент за фрагментом (в случае дисплея большого размера). Кроме того, полная программа может быть распечатана. Если допускается альтернативное представление элементов языка программирования, то вывод на дисплей обычно осуществляется по выбору пользователя.

4.6.2.1 Загрузка прикладной программыСозданная программа постоянно находится либо в ЗУ ПК, либо в ЗУ инструментальных средств программирования и отладки. В последнем случае требуется начальная загрузка ЗУ или ввод картриджа памяти в программируемый контроллер до запуска.

4.6.2.2 Доступ к памятиВ течение запуска или операций по устранению сбоев область памяти прикладной программы и прикладных данных доступна инструментальным средствам программирования и отладки, а также процессорному блоку для возможности мониторинга, модификации и коррекции программы. Это может быть осуществлено в режиме «on-line», т.е. неавтономном (например, пока программируемый контроллер управляет механизмом/процессом).

4.6.2.3 Адаптация системы с программируемым контроллеромПри адаптации конфигурации ПК с управляемым механизмом/процессом типовыми функциями являются:- функции тестирования, которые контролируют датчики и приводы, связанные с конфигурацией ПК (например, перегрузка выходов ПК);- функции тестирования, которые проверяют функционирование программных последовательностей (например, установка флажков и перегрузка входов);- установка и переустановка констант (например, таймеров, счетчиков).

4.6.2.4 Индикация состояния автоматизированной системыВозможность представления информации об установке/процессе, внутреннем состоянии конфигурации ПК и ее прикладной программе позволяет облегчить запуск и отладку конкретного применения ПК. Типичные средства представления такой информации:- индикация состояния для входов/выходов;- индикация/запись изменений состояний внешних сигналов и внутренних данных;- мониторинг времени сканирования/времени исполнения;

— отображение в реальном масштабе времени исполнения программы и обработки данных;

— индикация состояния устройств защиты от короткого замыкания плавких предохранителей.

4.6.2.5 Тестирование прикладной программыФункции тестирования необходимы пользователю при написании, отладке и контроле прикладной программы. Типичными функциями тестирования являются:- контроль состояния входов/выходов, внутренних функций (таймеров, счетчиков);- контроль программных последовательностей, например пошаговые операции изменения времени программных циклов, команды останова;- моделирование функций интерфейса, например перегрузка входов/выходов обмениваемой информации между задачами или модулями конфигурации ПК.

4.6.2.6 Модификация прикладной программыФункции модификации обеспечивают изменение, подстройку и исправление прикладных программ. Типичными функциями являются поиск, замена, вставка, стирание, добавление. Эти функции применяют к символам, инструкциям, программным модулям и т.д.

4.6.3 ДокументированиеКомплект документов должен быть представлен для полного описания конфигурации ПК и ее применения. Комплект документов может состоять из:

б) документов на прикладную программу:— листинга программы с возможными мнемоническими обозначениями для сигналов и обрабатываемых данных;- таблиц перекрестных ссылок для всех обрабатываемых данных (входов/выходов, внутренних функций, например внутренние записываемые данные, таймеры, счетчики);- комментариев;- описания модификаций;

4.6.4 Архивация прикладной программыДля быстрого ремонта и минимизации времени простоя пользователю может потребоваться записать прикладную программу на энергонезависимый носитель, например ППЗУ, диски, ленты. Такую запись следует обновлять после любой модификации программы, чтобы выполняемая программа в конфигурации ПК и архивированная программа были идентичными.

4.7 Характеристики функций источника питанияИсточник питания обеспечивает создание напряжений, необходимых для функционирования технических средств конфигурации ПК, а также формирует сигналы управления для соответствующей старт/стопной синхронизации оборудования. Применение тех или иных источников питания зависит от выдаваемых напряжений для электропитания аппаратуры, потребляемой мощности, требований по бесперебойному функционированию и т.д.

4.8 Готовность и надежностьКаждая автоматизированная система требует определенного уровня готовности и надежности ее технических средств. Разработчик и потребитель несут ответственность за обеспечение соответствующей архитектуры всей автоматизированной системы, в которой характеристики конфигурации ПК и ее прикладной программы совместно удовлетворяли бы предусмотренным требованиям применения.

4.8.1 Архитектура автоматизированной системыАрхитектуру автоматизированной системы рекомендуется выбирать так, чтобы обеспечить повышение уровня готовности всего оборудования благодаря использованию таких характеристик, как избыточность, допустимость сбоев, автоматический контроль ошибок, а также диагностирование технических средств.

4.8.2 Архитектура конфигурации программируемого контроллераВ целях повышения качества технического обслуживания конфигурации ПК и уровня готовности автоматизированной системы может быть применена модульная конструкция технических средств ПК и использованы соответствующие функции внутреннего самотестирования, обеспечивающие быструю идентификацию сбоев. Для специальных применений могут быть рассмотрены такие характеристики, как избыточность и допустимость сбоев.

4.8.3 Разработка, тестирование и обслуживание прикладной программыПрикладная программа является ключевым компонентом всей автоматизированной системы. Большинство ПК обладают достаточной вычислительной мощностью для того, чтобы обеспечить функции диагностирования одновременно при выполнении минимальных функций управления. Необходимо предусматривать также процедуры моделирования поведения установки/процесса и соответствующую идентификацию ошибочных условий.Адекватное тестирование прикладной программы является обязательным. Каждая модификация прикладной программы должна включать в себя соответствующие этапы разработки и тестирования так, чтобы общий уровень готовности и надежности автоматизированной системы не снижался. При этом программные документы следует соответствующим образом поддерживать и комментировать.

4.8.4 Установка и условия эксплуатацииОборудование конфигураций ПК обычно разрабатывают как прочную конструкцию универсального применения. Однако, как и для любого оборудования, чем более жестки условия эксплуатации, тем ниже надежность. Поэтому для отдельных применений программируемых контроллеров могут потребоваться специальная упаковка при транспортировании и дополнительные меры по охлаждению, защите от электромагнитных помех и т.п.

4.9.1 Общие положенияВ подразделе 4.9 даны рекомендации для эффективного использования конфигурации ПК и ее периферийных устройств (ИСПИО, ИО, ЧМИ и т.д.), а также уменьшения возможности человеческих ошибок, утомительной работы и риска оператора.

4.9.2 Индикаторы состоянийИсточники питания, главные процессоры, модули ввода/вывода и станции дистанционного ввода/вывода должны иметь индикаторы состояний.

Рисунок А.1 — Конфигурация программируемого контроллера

[gview file=»https://www.cb-online.ru/wp-content/uploads/2014/10/Управление-CECC-S.pdf»]

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………