T300 Capítulo 04 - Sirve

8/9/2019 T300 Capítulo 04 - Sirve

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4. Conceptos de IEC 61131-3

4. Conceptos de IEC61131-3 T300Engineering an 800xA System

Prepared By: ABB University

Av. Vicuña Mackenna 1602

Santiago – Chile

Fono:56-2-471-4371; Fax:56-2-4714399


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Contenido

4. Concepto IEC 61131-3..........................................................................................3

4.1

Información General .....................................................................................3

4.2 Overview de IEC 61131-3 ............................................................................3 4.3 Elementos comunes.....................................................................................5

4.3.1 Tipos de datos.................................................................................5 4.3.2 Variables..........................................................................................5 4.3.3 Configuración, recursos y tareas ....................................................5 4.3.4 Unidades de Organización de Programas (POU) ..........................6 4.3.5 Funciones........................................................................................7 4.3.6 Bloques de función (Function Blocks), FBs....................................7

4.3.7

Programas.......................................................................................7 4.3.8 Carta Secuencial de Funciones (Sequential Function

Chart), SFC.....................................................................................8

4.4 Lenguajes de Programación ........................................................................8 4.4.1

Diagrama Ladder.............................................................................9

4.4.2 Lista de Instrucciones .....................................................................9 4.4.3 Diagrama de Bloques de Funciones.............................................10 4.4.4 Texto Estructurado........................................................................10

4.5 Extensiones y simplificaciones de IEC 61131-3 en ABB ..........................11 4.5.1 Configuración ................................................................................11 4.5.2 Aplicaciones ..................................................................................11 4.5.3 Modulos de Control (Control Modules).........................................11

4.5.4

Conexión a Tareas para Bloques Funcionales ............................11 4.5.5 Conexión a Tareas para Módulosz de Control.............................11

4.5.6

Constantes de Proyecto................................................................11


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4. Concepto IEC 61131-3

4.1 Información General

Este capítulo contiene el estándar IEC 61131-3 y las extensiones y simplificacionesincorporadas por ABB en Control Builder.

4.2 Overview de IEC 61131-3

El IEC61131-3 es el primer esfuerzo real para estandarizar los lenguajes deprogramación de los controladores.

El estándar IEC 61131-3 es la suma de los esfuerzos de siete o más compañíasinternacionales, las que representan varias décadas de experiencia en el campo de

la automatización industrial. El estándar, 200 paginas de texto, con más de 60 tablasde datos, especifica la sintaxis y semántica de un conjunto unificado de lenguajes deprogramación y una estructura de lenguaje. Está organizado como:

?? Parte 1: Overview general.

?? Parte 2: Hardware?? Parte 3: Lenguajes de programación

?? Parte 4: Guías de usuario

?? Parte 5: Comunicación

Una forma de ver el estándar es dividiéndolo en dos partes:

?? Elementos comunes?? Lenguajes de programación


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4.3 Elementos comunes

4.3.1 Tipo s de dato s

Dentro de los elementos comunes, los tipos de datos están definidos.

Los tipos de datos comunes son Bolean, Integer, Real, Byte y Word, pero tambiénDate, Time-of-Day y String. Basado en esto, uno puede definir sus propios tipos dedatos, conocidos como tipos de datos derivados. En esta forma uno podría definir uncanal de entrada análoga como un tipo de dato, y reutilizarlo una y otra vez.

4.3.2 Variables

Las variable son solamente asignadas para especificar direcciones de hardware (esdecir, entradas y salidas) en configuraciones, recursos o programas. En esta forma,se crea un alto nivel de independencia de hardware, soportando la reutilización delsoftware.

El alcance de las variables está normalmente limitado a la unidad de organización enla cual fueron declaradas, es decir, locales. Esto significa que sus nombres puedenser re-usadas en otras partes sin ningún conflicto, eliminando otra fuente de errores.Si las variable fueran a ser usadas en una alcance global, ellas deben ser declaradasde esa forma (VAR_GLOBAL). Los parámetros pueden tener un valor inicialasignado en la partida y un reinicio frío (cold restart), en orden a comenzar con elvalor correcto.

4.3.3 Conf iguración, recurs os y tareas

Para entender esto mejor, demos un vistazo al modelo de software, tal como estádefinido en el estándar:


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En el nivel más alto, el software completo requerido para solucionar un problemaparticular de control, puede ser formulado como una Configuración . Unaconfiguración es específica para un tipo particular de sistema de control, incluyendoel arreglo de hardware, es decir, recursos de procesamiento, direcciones de memoriapara canales de I/O y capacidades del sistema.

Dentro de una configuración, se pueden definir uno o más recursos. Uno puede mirarel recurso como un procesamiento que es capaz de ejecutar programas IEC.

Dentro de un recurso, una o más Tareas pueden ser definidas. Las tareas controlanla ejecución de un conjunto de programas y/o bloques de función. Estas pueden ser

ejecutadas periódicamente o bajo la ocurrencia de algún evento específico, tal como,el cambio de una variable.

Los Programas son construidos desde un número de distintos elementos desoftware escritos en uno de los lenguajes IEC definidos. Típicamente un programaconsiste de una de Funciones (Functions) y Bloques d e Función (Function Blocks),los cuales son capaces de intercambiar datos. Las funciones y los bloques defunción, contienen la estructura de datos y un algoritmo.

Comparemos estos con un PLC convencional: este contiene un recurso, ejecutandouna tarea, controlando un programa, ejecutando un lazo cerrado. El IEC 61131-3adiciona mucho más que esto, dejando abierto los sistemas involucrando programas

de multi procesamiento y manejo de eventos, los cuales son propiedades requeridasen los sistemas distribuidos más complejos. El IEC 61131-3 es configurable para unamplio rango de aplicaciones, sin tener que aprender lenguajes de programación.

4.3.4 Unidades de Organización de Program as (POU)

Dentro del IEC 61131-3, los programas, bloques de función y funciones son llamadosUnidades de Organización de Programas (Program Onganization Units) o POU.


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4.3.5 Funciones

El IEC incluye funciones estándares definidas y soporta funciones definidas por elusuario. Las funciones estándares son para instancias ADD (suma), ABS (valor

absoluto), SQRT, SIN y COS. Las funciones definidas por el usuario, una vezdefinidas, pueden ser usadas una y otra vez.

4.3.6 Bloq ues de función (Funct io n Bloc ks) , FBs

Los bloques de función son el equivalente a los circuitos integrados, ICs,representando una función de control especializada. Contienen tanto datos comoalgoritmos. Tienen una interfase ya definida y son como una caja negra. De estaforma, estos pueden dar una clara separación entre los distintos niveles deprogramadores o personal de mantenimiento.

Un lazo de control de temperatura o PID, es un excelente ejemplo de un bloque defunción. Una vez definido, puede ser usada una y otra vez, en el mismo programa,por diferentes programa, o en diferentes proyectos. Esto lo hace altamentereutilizable.

Los bloques de función, pueden ser escritos en cualquiera de los lenguajes IEC y enla mayoría de los caso aún en “C”. De esta forma, ellos pueden ser definidos por elusuario. Los bloques de función derivados en el estándar definido de los bloques defunción.

4.3.7 Programas

De acuerdo a lo descrito anteriormente sobre la construcción de bloques, se podríadecir que un programa es una red de funciones y bloques de funciones. Un programapuede ser escrito en cualquiera de los leguajes definidos.


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4.3.8 Carta Secuencia l de Funcio nes (Sequent ia l Funct ion Chart) , SFC

El SFC describe gráficamente el comportamiento secuencial de un programa. Esderivado del Petri Nets y el IEC 848 Grafcet, con los cambios necesarios paraconvertir la representación desde un estándar de documentación a un conjunto deejecución de elementos de control.

El SFC estructura la organización interna de un programa y ayuda a descomponer unproblema de control en partes manejables, dentro un ambiente de mantenimiento. ElSFC consiste de pasos, enlazados con Bloques de Acción y Transiciones. Cada pasorepresenta un estado particular del sistema que está siendo controlado. Una

transición es algo asociado con una condición, la cual, cuando es verdadera, provocaque el paso anterior a la transición sea desactivado y el paso siguiente sea activado.Los pasos están enlazado a los bloques de acción, ejecutando alguna acción decontrol. Cada elemento puede ser programado en cualquiera de los lenguajes IEC,incluyendo SFC en si mismo.

4.4 Lenguajes de Programación

Dentro del estándar, se definen cuatro lenguajes de programación. Esto significa quesu sintaxis y semántica tiene que estar definidas. Una vez aprendidos, puede usarseuna amplia variedad de sistemas basados en este estándar.

Hay cuatro leguajes únicos; dos que son textuales y dos gráficos:

Textuales

?? Lista de Instrucciones (Instruction List), IL

?? Texto Estructurado (Structured Text), ST

Gráficos

?? Diagrama Ladder (Ladder Diagram), LD


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?? Diagrama de Bloques de Función (Function Block Diagram), FBD

En la figura anterior, los cuatro lenguajes describen la misma parte del programa.

La elección del lenguaje de programa depende de:

?? El background del programador

?? El problema a manejar

?? Cuan minuciosamente esta especificado el problema

?? La estructura del sistema de control

?? La interfase hacia otra persona/departamento

Los cuatro lenguajes están interlazados: proporcionan un conjunto común, conenlace a la experiencia existente.

4.4.1 Diagrama Ladd er

Tiene su raiz en Estados Unidos. Está basado en la representación gráfica de undiagrama escalera de relés.

4.4.2 Lis ta de Instru ccio nes


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Es la contraparte Europea. Como un lenguaje textual, es parecido al assembler.

4.4.3 Diagrama de Bloq ues de Func iones

Es muy común en los procesos industriales. Expresa el comportamiento defunciones, bloques de función y programas como un conjunto de bloques gráficosinterconectados, como en un diagrama de circuito electrónico. Ve el sistema entérminos de flujos de señales entre elementos de procesamiento.

4.4.4 Texto Estructurado

Es un lenguaje muy poderoso con su raiz en Ada, Pascal y “C”. Puede ser usadopara definir la naturaleza de un bloque de función compleja, el cual puede ser usadodentro de cualquiera de los otros lenguajes.


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4.5 Extensiones y simplificaciones de IEC 61131-3 en ABB

4.5.1 Configuración

El termino Configuración no es usado en el modelo de software de Control Builder MProfessional. Los Recursos también han sido excluidos. En cambio la Aplicaciónreemplaza ambos: Configuración and Recursos.

4.5.2 Apl icaciones

Una Aplicación es un contenedor de código reemplazando la combinación deConfiguración and Recursos del Modelo de Software de IEC 61131. Hay sinembargo, una correlación no directa entre una Aplicación y un Controlador. Unaaplicación puede contener Programas and Control Modules y estos pueden serdescargados a diferentes controladores independientemente.

4.5.3 Modulos de Contro l (Contro l Modu les)

Los Módulos de Control son contenedores de código reemplazando el primer nivel(Programas) y unidades del Segundo nivel (Bloques Funcionales) del modelo desoftware IEC. Los Modulos de Control muestran varias improvisaciones comparadosa los POU:s IEC, por ejemplo la interfaz gráfica.

4.5.4 Conexión a Tareas para Bloqu es Funcion ales

Los bloques funcionales dentro de bloques funcionales pueden ser conectados atareas independientemente de la tarea del programa o del bloque funcional delprimer nivel. Esto es una extensión al estándar IEC el cual requiere conexionesindividuales solo para los bloques funcionales del primer nivel.

4.5.5 Conex ión a Tareas para Módulo sz de Contr ol

Los Módulos de Control pueden ser individualmente conectados a tareas.

4.5.6 Constantes de Proyecto

Las Constantes de Proyecto son extensiones al estándar. El estándar requiere laposibilidad para bloquear los valores de variables por la declaración de ellas comoconstantes.

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