Серия «Программная среда CoDeSyS 3.5»

В чём же принципиальное отличие от версии CoDeSyS 2.3? Принципы программирования и построения языков остаются теми же. Давайте рассмотрим преимущества данной системы:

• Добавилось очень много полезных функций (в основном, касающиеся визуализации);

• Рабочее окно среды разработки стало гораздо удобнее;

• Существуют готовые библиотеки модулей ввода-вывода;

• Возможность Веб-визуализации;

• Ну и конечно самый главный козырь, это сама визуализация;

Мне, честно говоря, нравится работать в двух версиях, и в CoDeSyS 2.3, и в 3.5. Каждая по-своему удобна. Единственный недостаток новой среды заключается в том, что она в постоянной разработке, то есть всё время обновляется. И периодически при компиляции возникает куча ошибок, с которыми иногда невозможно разобраться.

Какое оборудование поддерживает CoDeSyS 3.5? Из отечественных контроллеров я знаю СПК сотой и двухсотой серии, ПЛК 323 и ПЛК304. Из «Буржуйских» мне известно о WAGO и Berghof.

На самом деле, работать в этой среде разработки сложно. Очень много нюансов. Каждый новый проект у меня начинается с самого начала. Для изучения требуется перелопатить кучу инструкций и помучить ребят из тех. поддержки компании ОВЕН. В следующих своих статьях я ознакомлю вас со многими фишками, если будет кому интересно.

Визуализация CoDeSyS 3.5

Отдельно бы хотелось поговорить о визуализации в среде разработки. Это шикарный инструмент для реализации большинства задач в производстве. Весь технологический процесс можно отобразить на экранах, сделать красивые графики, архивацию, анимацию и т.п. Ниже приведу видео для наглядной демонстрации возможностей визуализации.

Особенности визуализации в Codesys 3.5

1. Графический редактор

Одной из ключевых особенностей Codesys 3.5 является графический редактор, который позволяет создавать визуальные элементы интерфейса для взаимодействия с операторами. Этот инструмент предоставляет широкий набор графических объектов, таких как кнопки, индикаторы, графики и т.д., которые могут быть легко настроены и анимированы.

2. Поддержка множества форматов

Codesys 3.5 поддерживает множество форматов визуальных элементов, включая векторные и растровые изображения, SVG, а также веб-компоненты. Это обеспечивает более высокое качество и гибкость визуализации, что особенно важно при работе с современными мультимедийными элементами.

3. Анимация и визуальные эффекты

Визуализация в Codesys 3.5 предоставляет возможности для создания анимаций и визуальных эффектов, которые помогают операторам быстрее и точнее интерпретировать данные. Это включает в себя анимированные графики, изменение цвета и формы объектов в зависимости от состояния системы, а также создание плавных переходов между различными экранами и состояниями.

4. Мультиязычность

Для многих проектов промышленной автоматизации важно иметь мультиязычный интерфейс для операторов. Codesys 3.5 позволяет легко локализовать визуальные элементы и тексты, обеспечивая комфортное использование системы на разных языках.

5. Интеграция с внешними источниками данных

Часто визуализация должна отображать данные, получаемые из внешних источников, таких как базы данных, датчики или веб-сервисы. Codesys 3.5 обладает мощными средствами интеграции, что позволяет легко получать и обновлять данные из различных источников и отображать их на визуальных элементах.

Простейший пример проекта

Мы с вами сейчас создадим простой проект в среде разработки CoDeSyS 3.5. Давайте сделаем так, чтобы от кнопки включалась и выключалась лампочка. Дистрибутив можно скачать с официального сайта компании ОВЕН. Стандартная установка. Всё, как обычно. Запускаем программу и создаём проект.

Так как у меня под рукой нет сенсорной панели, я задам устройство-эмулятор, которое загружается с компьютера. Работать будем на наиболее наглядном языке CFC.

Для начала в правом нижнем углу нам нужно запустить эмулятор контроллера. Затем нажимаем Scan Network, и система должна обнаружить ваш компьютер.

Давайте создадим простейшую программу.

Добавляем визуализацию в наш проект. Правой кнопкой мыши вызываем контекстное меню и жмем Добавить объект.

Рисуем визуализацию под наш алгоритм. Выбираем элементы во вкладке панели инструментов.

Присваиваем переменные элементам во вкладке свойства. Для кнопки:

Для лампочки:

Из настроек на этом у нас всё. Теперь нажимаем на кнопку Логин. И в результате у вас должна получиться вот такая картинка:

Я реализовывал несколько проектов в этой программе. Но наиболее удачный и «красивый» проект у меня получился на автоматизации холодильных камер. Задача заключалась в том, чтобы охлаждать камеры до определённой температуры.

В первой камере охлаждается воздух с помощью заслонки в приточной системе. Во второй и третьей камере охлаждается воздух каскадным включением компрессоров в зависимости от времени наработки. Все эти физические данные архивируются. В случае аварии контроллер отправляет сообщение смс на указанный номер. Писал программу я на сенсорном панельном контроллере СПК207.03.CS.WEB.

Давайте покажу вам несколько иллюстраций моей работы. Главное меню панельного контроллера:

Аварии компрессоров:

Компрессорная

И наконец, WEB-визуализация:

Выкладываю видео, где вся эта система работает:

На этом я заканчиваю, напишите в комментариях, в каких средах вы пишите и что вы программируете?

Если интересна статья, подписывайтесь, ставьте рейтинг, дальше будет интереснее.

С уважением, Гридин Семён.

Давайте поговорим о параметрах, которые непосредственно участвуют в процессе работы регулятора:

Хр — полоса пропорциональности. В общих чертах, чем шире Хр, тем меньше величина Y при одном и том же E. То есть чем больше Хр, тем короче импульсы.

Ти — интегральная составляющая. Эта величина позволяет выдавать сигнал в зависимости от накопленной ошибки ( или от накопленного отклонения Е). Чем выше параметр, тем он реже и меньше выдаёт сигнал при рассогласовании Е. Это для того, чтобы сигнал не раскачивал систему и не совершал перерегулирование.

Тд — дифференциальная составляющая. Эта величина позволяет выдавать сигнал Y, при дополнительных резких возмущениях в системе. по — русски говоря, этот параметр срабатывает, когда нужно быстро среагировать на возмущающие воздействия. Естественно, чем он больше, тем длиннее импульс.

Я думаю с точки зрения теории все понятно. Тогда переходим непосредственно к практике. Для чего и как используется ПИД-регулятор?

Описание библиотеки для CoDeSyS

Я говорил об этом, скажу ещё раз, библиотеки обязательно скачивайте с официальных источников. С сайта ОВЕН или библиотеки OSCAT. Рекомендую не использовать библиотеки с форумов или с других источников. Пишите лучше сами. Только вы понимаете от начала до конца, как у вас всё работает.

Для задвижек я рекомендую использовать данный функциональный блок, он хорошо зарекомендовал себя, и за всё время работы на реальном объекте у меня не было к нему никаких вопросов. На изображении ниже приведён функциональный блок ПИД-регулятора.

Описание каждого входа и выхода:

Входные значения:

Выходные значения:

Хочу заметить, функциональный блок универсальный. То есть подходит и для дискретных задвижек, и для аналоговых.

Рабочая схема ПИД-регулятора

Возникает сразу же вопрос, а как же на самом деле правильно использовать данную библиотеку, чтобы она правильно функционировала и не глючила?

Предлагаю вам рабочую схему библиотеки ПИД-регулятора:

setAPID_otopl является вспомогательным блоком для ввода коэффициентов ПИД-регулятора. Хочу сказать, что на входах блока обязательно должны стоять какие-то переменные, пускай даже если будут стоять в положении FALSE.

А какие вы используете библиотеки в своих проектах? Пишите в комментариях. На этом я заканчиваю, хорошего вам настроения, всего наилучшего. Пока, пока.

С уважением, Гридин Семен.

В каких случаях используется в автоматизированных системах. Регулирование микроклимата в различных помещениях и в тепличных комплексах.

Реализация в Codesys 3.5

В общеизвестной библиотеке OSCAT можно найти специальную готовую функцию. Можно зайти на сайт Oscat.ru и почитать описание по всем функциональным блокам. Спасибо большое ребятам, которые в свободное от работы время занимаются переводом статей по автоматизации.

Функция находится в библиотеке Oscat_Builder, называется она DEW_TEMP.

Таблица входов и выходов.

Скажу так, я испытывал её на реальном объекте, в теплице на 5 соток, о ней я писал отдельную статью.

С уверенностью могу сказать, что функция достаточно точная. Проверял я расчеты на нескольких таблицах.

Если кому нужно пользуйтесь. Подробно я не буду расписывать, есть отдельный целый документ, ссылку я указал выше.

На этом я заканчиваю. Если остались вопросы, пишите в комментариях.

С уважением, Гридин Семен.

Да, и конечно самое важное — технические характеристики.

Процессор Broadcom 2837 quad-core ARM Cortex-A53 64bit (1,2GHz)

Оперативная память 1Gb

Видеовыход HDMI

А/V выход А/V выход 3.5мм jack 4 pin

USB порты USB 2.0 х 4

Сеть WiFi 802.11n, 10/100Mb RJ45 Ethernet Bluetooth

Bluetooth 4.1, Bluetooth Low Energy

Слот для карты памяти Micro SD

GPIO 40

Характеристики достаточно мощные, в отличие от старых моделей. Радует наличие 4-х портов USB и Bluetooth.

В последнее время на форумах и в интернете я всё чаще и чаще замечаю комментарии по поводу того, что на этом устройстве нельзя собрать «серьёзный проджект». Это игрушка для детей и т.д. Я считаю, что это не правда. Это инструмент.

В умелых и правильных руках можно творить воистину полезные и фантастические вещи. Ребят, это очень мощный инструмент, с интересными функциями. Просто в основном видеоблогеры выкладывают материалы про переделанные ретро-приставки и автоматы. Или проекты, которые просто на «поиграться». А как вы считаете?

Как установить ОС — в общих чертах…

Как прошивать любую операционную систему?? В интернете море информации по поводу установки. Всё расписано по шагам.

Я тогда не буду повторяться. Можете изучить вот этот материал. Или посмотрите 5-минутное видео о подключении малины:

Я думаю, здесь будет всё понятно. Если будут вопросы, пишите в комментах, я с удовольствием пообщаюсь.

Raspberry PI + CoDeSyS 3.5

Я кстати говоря давно искал решение вопроса — Где можно использовать CoDeSyS, кроме ПЛК? Так как большинство ПЛК различных производителей — это достаточно дорогие устройство. Для бытовой и домашней автоматизации такой вариант не подходит. Ещё и модули ввода вывода дорогие, если потребуется.

А языки программирования стандарта МЭК очень удобны и понятны. И крутую визуализацию можно накидать. Крутые инструменты!!!

Для того чтобы эта связка заработала у вас, что следует приобрести:

Сам одноплатный компьютер Raspberry PI

Сенсорную панель к нему или монитор

И сам RunTime CoDeSyS 3.5

RunTime — это некая операционная система с предустановленной средой разработки. В данном случае мы можем сразу же программировать на маленьком компьютере. В этом и заключается удобство. Рантайм CoDeSyS стоит примерно 50 евро, находится он в магазине CoDeSyS Store.

Обращаю ваше ВНИМАНИЕ!!! Единственный недостаток всей системы в том, что используется WEB-визуализация. Так что придётся открывать через браузер. На видеоролике Курта Брауна очень хорошо описывается процесс установки среды разработки на компьютер. Правда там используются модули расширения WAGO.

Но можно прикрутить любой, лишь бы поддерживал MODBUS TCP/IP. Если вы поставите преобразователь UART = RS-485, то сможете работать с MODBUS RTU.

Для «Умного» дома и теплиц шикарная вещь! Спасибо за внимание! Подписывайтесь на новости блога… Пишите письма!!!

С уважением, Гридин Семён

В этом окне мы вводим все первичные настройки — количество перьев, присвоение переменных, толщину линий, цвет линий.

В данном примере у меня настроена температура, уставка и дифференциал в холодильной камере.

Запись данных: После настройки тренда, вы сможете увидеть, как значения переменных меняются во времени. CODESYS берет образцы данных с определенной частотой (которую можно настроить) и сохраняет их в памяти или на жестком диске.

Вы можете разместить график в любой визуализации, подобрать соответствующие размеры поля, чтобы попадало в экран.

Значит на визуализации нам нужно разместить три компонента и связать их друг с другом.

Сам тренд:

Прокрутка интервала времени

И элемент выбора времени

Анализ данных: По завершении сбора данных, вы сможете просмотреть тренды и анализировать их. CODESYS предоставляет множество опций для анализа, включая масштабирование, перемещение по времени, подписанные оси, легенды и т.д. Это позволяет вам легко определить значимые шаблоны или аномалии.

Чтобы настроить нам анализ данных переносим иконку тренды на визуализацию, автоматически открывается следующее окно

Здесь мы настраиваем диапазоны интервалов, минимумы и максимумы и т.д.

Вставляем в свойствах настроенный ранее нами тренд.

После этого нам нужно обозначить, что к интервалу относится экземпляр объекта тренда, который выше. Выбираем его.

Тоже самое и с объектом элемент интервала времени.

В элементе интервал времени можно настроить различные диапазоны, в которых вы хотите видеть графики — минуты, часы, дни, сутки и т.д.

Все базовые настройки на этом всё.

С тонкими настройками я думаю вы поиграетесь и сами.

Ключевые преимущества использования трендов в CODESYS

1. Выявление проблем на ранних стадиях: Тренды помогают обнаруживать проблемы, еще до того как они станут очевидными. Например, если величина нагрузки на двигателе постепенно увеличивается, её легче заметить на графике, чем обнаружить в числовых значениях.

2. Оптимизация процессов: Тренды могут помочь в определении оптимальных настроек для переменных процесса, показывая, как изменение параметров влияет на систему в целом.

3. Улучшение эффективности отладки: Мониторинг трендовых данных в реальном времени может значительно улучшить эффективность процесса отладки, поскольку разработчики могут наблюдать за изменениями в системе во время выполнения.

На этом я заканчиваю, если есть вопросы, пишите комментарии или мне на почту.

С уважением, Гридин Семен

Под прошивкой ПЛК подразумевается низкоуровневое (с точки зрения пользователя) ПО, непосредственно управляющее аппаратной частью контроллера. В состав прошивки обычно входит начальный загрузчик, операционная система, драйвера для периферии, дополнительные службы и сервисы, не связанные с основными задачами ПЛК (например, web-конфигуратор, NTP клиент, FTPсервер и т.д.).

Как и любое другое ПО, прошивка может содержать баги различной степени критичности, которые могут иметь совершенно разные проявления – например, сброс значений энергонезависимых переменных в начальные значения после перезагрузки устройства, неработоспособность конкретного функционала (например, того же NTP-клиента), «зависание» ПЛК на этапе загрузки и т.д.

Обычно производители с некоторой периодичностью выпускают новые версии прошивок для своих ПЛК, в которых исправляют существующие ошибки (и, к сожалению, иногда добавляют новые). Если техподдержка производителя ПЛК точно знает или подозревает, что наблюдаемая клиентом проблема связана с конкретной версией прошивки – то она даст рекомендации по ее обновлению до актуальной версии. Часто совет по обновлению прошивки до актуальной является универсальным (примерно как совет «попробуйте выключить и включить» в техподдержке интернет-провайдера) и используется техподдержкой вообще в любой ситуации.

Это можно понять – обычно инженер техподдержки предпочитает быть в равных условиях с клиентом, а сама техподдержка обычно использует только самые свежие версии прошивок своих приборов.

Способ определения ошибок в прошивке: если проблема не проявляется на этом же приборе, прошитом другой версией прошивки (причем в различных случаях может помочь как обновление прошивки до свежей версии, так и откат до более старой), тем же пользовательским проектом и находящимся в тех же условиях эксплуатации – то, вероятно, причиной наблюдаемой ошибки является ошибка прошивки. В этом случае следует связаться с производителем ПЛК для получения рекомендаций по решению проблемы.

В значительном количестве случаев ПЛК программируются в специализированных средах разработки (IDE) на языках стандарта МЭК 61131-3. Некоторые производители сами разрабатывают IDE для своих ПЛК (например, TIA Portal от Siemens, RSLogix 5000 от Rockwell Automation, КОНГРАФ от МЗТА и т.д.), другие же лицензируют «вендоро-независимые» IDE (CODESYS, ISaGRAF, MasterSCADA 4D).

Созданный в IDE проект загружается в контроллер, где его выполнение обеспечивает система исполнения (runtime). Рантайм обычно также включает в себя библиотеки, конфигурационные файлы, сервисы для отладки и другие элементы инфраструктуры, которые упрощают разработку и отладку ПО.

Ошибки в среде исполнения

И среда программирования, и система исполнения могут содержать ошибки. Ошибки IDE обычно отловить довольно просто – они проявляются в виде сообщений об ошибках, неактивности
отдельных кнопок и т.д.

Ошибки рантайма отловить гораздо сложнее и проявляться они могут совсем по-разному – например, такой ошибкой может быть отсутствие возможности подключения к контроллеру, сброс значений энергонезависимых переменных в начальные значения после перезагрузки устройства (да, мы уже использовали этот пример в пункте про ошибки прошивки – но причиной подобной ошибки могут быть и проблемы рантайма), неработоспособность конкретного функционала (например, определенных коммуникационных драйверов) и т.д.

При разработке проекта для ПЛК пользователь может допустить ошибки. Проявления этих ошибок могут быть самыми разнообразными – спорадическая перезагрузка контроллера, некорректное выполнение алгоритма, срабатывание сторожевого таймера из-за исключений и т.д.

Способ определения ошибок в проекте: если проблема не проявляется на этом же приборе c той же версией прошивки, находящимся в тех же условиях эксплуатации, но с другой версией пользовательского проекта (например, более ранней версией или «пустым» тестовым проектом) то, вероятно, причиной наблюдаемой ошибки являются ошибки в проекте. В этом случае пользователю следует приступить к отладке.

Грамотный подход к разработке проекта

Также упростить отладку может грамотный подход к разработке проекта:

• наличие детализированного ТЗ;

• следование корпоративным или иным стандартам разработки ПО;

• регулярное и тщательное тестирование по ходу разработки (когда проект сначала несколько недель пишется «в стол» и только потом запускается на реальном оборудовании – отладка может стать довольно мучительным занятием). Оптимальным, на наш взгляд, вариантом является совмещение модульного тестирования (для отдельных функциональных блоков и других законченных фрагментов приложения) и интеграционного (тестирование всего проекта в рамках системы – с подключением периферии, имитаций условий эксплуатации с помощью генерации помех и т.д.).

Пример ошибки в проекте CODESYS V3.5

Очень часто условия эксплуатации оборудования на промышленных объектах сильно отличаются от офисных. Эти условия можно разделить на две основные группы:

• условия окружающей среды (температура, влажность, вибрация, механическое
  воздействие);

• помехи (кондуктивные, импульсные, радиопомехи и т.д.).

Способ определения ошибок, связанных с условиями эксплуатации и человеческим
фактором: если проблема не проявляется на этом же приборе c той же версией прошивки и тем же проектом, но находящемся в других условиях эксплуатации (например, офисных условиях вместо промышленных) – то, вероятно, причиной наблюдаемой ошибки являются особенности внешней среды объекта или человеческий фактор.

Последний из известных нам типов ошибок – это ошибки, которые, как ни странно, не являются ошибками. В некоторых случаях пользователь может принять за ошибку предсказанное поведение ПО. Особенно это характерно для проектов, для которых отсутствует ТЗ – пользователь может считать, что опрос «слишком медленный», но в реальности такой период опроса может просто являться данностью для конкретных slave-устройств или коммуникационных драйверов.

Еще один пример – ошибки в логе контроллера в CODESYS V3.5, приведенные на этом скриншоте:

Пример «ошибок» в логе CODESYS V3.5, связанных с отсутствием сертификатов HTTPS

Источник с сайта ОВЕН

С уважением, Гридин Семен