Differenti linguaggi di programmazione Stessi linguaggi ma differenti implementazioni Difficoltà nell'utilizzo di sub-routine Difficoltà nel produrre software.

Presentazione sul tema: "Differenti linguaggi di programmazione Stessi linguaggi ma differenti implementazioni Difficoltà nell'utilizzo di sub-routine Difficoltà nel produrre software."— Transcript della presentazione:

1 Differenti linguaggi di programmazione Stessi linguaggi ma differenti implementazioni Difficoltà nell'utilizzo di sub-routine Difficoltà nel produrre software riutilizzabile Limiti nella definizione di strutture dati più complesse Difficoltà nel differenziare l'esecuzione di pezzi di uno stesso programma o di più programmi in base alle esigenze temporali Limiti della Programmazione Tradizionale dei PLC

2 Limiti dei linguaggi di programmazione tipo Ladder: per applicazioni di sequencing per eseguire funzioni più o meno complesse (anche le semplici operazioni matematiche) Limiti della Programmazione Tradizionale dei PLC

3 International Electro-technical Committee (IEC) Commissione Tecnica: TC65 "Industrial Process Measurement and Control Sottocommissione: SC65B "Devices Working Group: WG7 "Programmable Control Systems". Soluzione ai limiti prima evidenziati: Standard IEC 1131-3

4 lo standard definisce 5 linguaggi: Ladder, Sequential Function Chart (SFC), Instruction List, Function Block Diagram, Structured Text lo standard permette approcci: top-down e bottom- up. un programma può essere decomposto in Program Organisation Unit (POU) lo standard permette il pieno controllo dell'esecuzione di ciascun "sotto-programma" tramite l'assegnazione a task Caratteristiche principali dello standard IEC 1131-3

5 lo standard permette la definizione di strutture dati: record, vettori. lo standard garantisce in teoria la portabilità del software. lo standard permette lo sviluppo di programmi orientati al sequencing (ad esempio tramite il Sequential Function Chart - SFC) lo standard è basato sulla programmazione grafica Caratteristiche principali dello standard IEC 1131-3

6 Modello Software dello standard IEC 1131-3 Access Path Configuration Resource Task Program FB Program Var Globale F

7 Corrispondenza tra il Modello Software e i Sistemi Reali Configuration Resource program PLC program Se il processore non supporta il multi-tasking, il numero di programmi è unitario

8 Corrispondenza tra il Modello Software e i Sistemi Reali Configuration Resource program Processore Multi-processor PLC Processore program Resource program Resource program

9 Corrispondenza tra il Modello Software e i Sistemi Reali PLC FieldBus Configuration Resource program Resource program Resource program

10 POUs: program, function blocks, function La definizione di un POU permette il suo utilizzo un numero di volte illimitato: chiamate di funzioni e istanze di Programma e Function Block Ciascuna istanza di un Programma o di un Function Block condivide lo stesso codice, ma ha la sua area privata di memoria Nell'ambito della stessa Configurazione è possibile utilizzare più istanze dello stesso programma in differenti Risorse Nell'ambito dello stesso Programma è possibile utilizzare più istanze dello stesso Function Block Non è ammessa alcuna ricorsione nelle POUs Riusabilità del software: Program Organisation Units (POUs)

11 Avviene tramite variabili globali definite a livello di: Configuration, Resource o di Program E possibile luso dei parametri formali Comunicazioni tra POUs VAR_GLOBAL x:REAL VAR_EXTERNAL x:REAL Configuration Resource Program X Program Y VAR_EXTERNAL x:REAL

12 Identificatori Un identificatore può essere costituito da una sequenza di lettere e numeri purché siano soddisfatte le seguenti condizioni: il primo carattere non sia un numero non ci siano più di due caratteri "_" consecutivi non vi siano spazi Lo standard impone che almeno i primi 6 caratteri debbano differenziare due identificatori Keywords Lo standard definisce un set di keywords (ad esempio VAR, VAR_EXTERNAL, VAR_ACCESS). Si deve evitare l'uso di identificatori uguali alle keywords. Commenti Vengono messi tra (* *) Tipi di dati predefiniti: Interi, Reali, Time, Date, String, Boolean Elementi in Comune tra i 5 linguaggi IEC 1131-3

13 Tipi Interi IEC Data TypeDescriptionBitsRange SINTshort integer8-128,+127 INTinteger16-32768, 32767 DINTdouble integer32-2 31, +2 31 -1 LINTlong integer64-2 63, 2 63 -1 USINTunsigned short int80, 255 UINTunsigned int160, 2 16 -1 UDINTunsigned double int320, 2 32 -1 ULINTunsigned long int640, 2 64 -1 Valori e/o Costanti: espresse dal numero decimale in base differente da quella decimale, preceduta dal prefisso base# Esempi: 12 2#11111111 o 2#1111_1111 (255) 8#377 (255) 16#FF (255) Variabili:

14 Tipi Reali Valori e/o Costanti: espresse dal numero reale espresse tramite notazione scientifica (E o e) Esempi: 10.123 10_234.54 -1.65E-10 0.237e+14 Variabili: IEC data typedescriptionbitsrange REALreal32 10 38 LREALlong real64 10 308

15 Tipo Duration (Time) Valori e/o Costanti: tramite gli operatori d, h, m, s, ms preceduti dall'operatore T# o TIME# Esempi: T#12d3h2s T#3s56ms TIME#6d_10m TIME#16d5h3m4s Variabili: IEC data typeDescriptionbits TIMEtime durationimplementation dependent

16 Tipi DATES and TIMES of DAY Valori e/o Costanti: DATE: formato anno-mese-giorno preceduti dall'operatore D# o DATE# TOD:formato ora:minuti:secondi.decimi preceduti dall'operatore TOD# o TIME_OF_DAY# DT: formato anno-mese-giorno-ora:minuti:secondi.decimi preceduti dall' operatore DT# o DATE_AND_TIME# Esempi: D#1994-06-10 o DATE#1994-06-10 TOD#23:59:34.56 o TIME_OF_DAY#23:59:34.56 DT#1993-04-12-15:36:55.40 o DATE_AND_TIME#1993-04-12-15:36:55.40 Variabili: IEC data typedescriptionbits DATEcalendar dateimplementation dependent TIME_OF_DAY o TODtime of dayimplementation dependent DATE_AND_TIME o DTdate and time of dayimplementation dependent

17 Tipo String Valori e/o Costanti: i caratteri vengono inseriti tra è possibile inserire caratteri di controllo: $N (new line), $P (new page), $R (carriage return), $T (tabulation), $ (carattere ), $$ (carattere $) Esempi: questa e$ una prova $N Variabili: IEC data typeDescriptionBits STRINGcharacter stringImplementation dependent

18 Tipi String of Bit Valori e/o Costanti: FALSE, TRUE Variabili: IEC data typedescriptionbits BYTEbit string 8 bits8 WORDbit string 16 bits16 DWORDbit string 32 bits32 LWORDbit string 64 bits64 IEC data typeDescription BOOLBoolean Tipo Boolean Variabili:

19 Valori Iniziali di Default per ciascun tipo di dato Interi: 0 Reali: 0.0 Time:0d0h0m0s Date:0001-01-01 Stringhe: Boolean: FALSE Nota Bene: quando viene definita una variabile di un certo tipo, il suo valore iniziale può essere ridefinito

20 ANY ANY_NUM ANY_REAL LREAL, REAL ANY_INT SINT, INT, DINT, LINT, USINT, UINT, ULINT, UDINT ANY_BIT BOOL, BYTE, WORD, DWORD, LWORD STRING ANY_DATE DATE_AND_TIME, DATE, TIME_OF_DAY TIME Tipi di dato generici (Overloading)

21 Record TYPE nome: STRUCT nome_campo_1: tipo; nome_campo_2: tipo; ………….. nome_campo_n: tipo; END_STRUCT; END_TYPE; Enumerativi TYPE nome:(VALORE_1, VALORE_2,..., VALORE_n); END_TYPE; Tipi di dato derivato

22 Range TYPE nome: tipo(range);volts:int(-6..+12)END_TYPE; Vettore TYPE nome: ARRAY[inf..sup, inf..sup] OF tipo; END_TYPE; Tipi di dato derivato

23 Variabili Locali: dichiarate in un POU (programma, function block, funzione) Variabili Globali : dichiarate in un Program, Resource e in una Configuration Variabili Esterne: devono corrispondere a variabili globali Variabili di Ingresso, Uscita, Ingresso/Uscita di un POU: programma, function block, funzione Variabili con Riferimento Diretto Definizione di Variabili

24 Variabili Locali Possono essere definite solo in POU (program, function block e funzioni) e hanno validità solo all'interno di tali POU VAR nome: tipo; END_VAR; Definizione di Variabili

25 Variabili globali Possono essere definite solo nei Program, Resource e Configuration. Esse hanno validità (dunque possono essere lette e scritte) all'interno di tutti i POU esistenti dentro il Programma, Resource e Configuration, in cui la variabile globale è dichiarata come esterna (VAR_EXTERNAL). VAR_GLOBAL nome: tipo; END_VAR; Definizione di Variabili

26 Variabili esterne Possono essere definite solo nei POU Permettono l'accesso a variabili globali definite nel Program, Resource e Configuration, contenente il POU. VAR_EXTERNAL nome: tipo; END_VAR; Definizione di Variabili

27 Variabili Input Permettono ad un POU (Program, Function block, Function) di ricevere dati dall'esterno. VAR_INPUT nome: tipo; END_VAR; Definizione di Variabili

28 Variabili Output Permettono ad un POU di fornire dati all'esterno. VAR_OUTPUT nome: tipo; END_VAR; Variabili Input/Output Permettono ad un POU di ricevere dati dall'esterno, e consentono al POU di modificare tali dati. VAR_IN_OUT nome: tipo; END_VAR; Definizione di Variabili

29 Variabili con riferimento diretto E' possibile non utilizzare simboli di variabile, ma fare riferimento diretto a locazioni di memoria, ingressi e uscite. Nota: Possono essere definite solo in un Program e NON in Function Blocks e Function (per la riusabilità del software) Definizione di Variabili

30 Variabili con riferimento diretto Aree in cui è divisa la memoria: Input memory location. E' relativa alla memoria in cui vengono copiati gli ingressi relativi a ciascun canale di ingresso. Ogni indirizzo della memoria corrisponde ad un particolare canale di ingresso. Output memory location. E' relativa alla memoria in cui vengono copiate le uscite relative a ciascun canale di uscita. Ogni indirizzo della memoria corrisponde ad un particolare canale di uscita. Internal memory location. E' relativa alla memoria in cui vengono memorizzati i risultati intermedi della computazione (Registri, Flags). Definizione di Variabili

31 Variabili con riferimento diretto Sintassi per la definizione di variabili con riferimento diretto: simbolo % uno tra i simboli: I (Input memory location), Q (Output memory location), M (Internal memory location) uno tra i simboli: X (bit), B (byte), W (word 16 bit), D (Double Word 32 bit), L (Long word 64 bit) indirizzo di memoria: Ingressi/Uscite: numero rack oppure numero rack.numero ingresso Memoria interna: numero intero o numero intero.indice (ad esempio byte.bit) Esempi:%IX0.0, %QX3.2, %IB0.0, %IB1, %QW0, %MW132 %MB20.1 Definizione di Variabili

32 RETAIN. Tale attributo permette alla variabile di riassumere il valore precedente ad una interruzione, quando il PLC viene nuovamente fatto ripartire (WARM Start-Partenza a Caldo) VAR RETAIN Speed: REAL; END_VAR; Attributi di Variabili

33 CONSTANT. L'attributo specifica che il valore attribuito alla variabile non può essere modificato. Questo attributo non può essere usato per variabili esterne. VAR CONSTANT Speed: REAL:=12.3; END_VAR; AT. Permette di attribuire ad una variabile simbolica, un indirizzo di memoria (I,Q,M) determinato. VAR Status AT %IX0.0: BOOL; END_VAR; Attributi di Variabili

34 COLD (Freddo) Durante una partenza COLD tutte le variabili sono inizializzate a valori di default o a quelli ridefiniti dallutente WARM (Caldo) Durante una partenza WARM solo le variabili (compresi timers e contatori) NON-RETENTIVE (attributo RETAIN non presente) sono inizializzate ai valori di default o a quelli ridefiniti dallutente. Le variabili (compresi timers e contatori) con attributo RETAIN non vengono inizializzate ma continuano ad assumere lultimo valore precedente alla WARM start HOT Durante una partenza HOT nessuna variabile viene inizializzata Partenze (Start) di un PLC

35 Concetti fondamentali della schedulazione di processi: Un processo può trovarsi nello stato di pronto, di attesa o di esecuzione Un processo nello stato di pronto viene posto in esecuzione in base alla politica di scheduling del S.O. E possibile assegnare una priorità ai processi in modo da aiutare il S.O. nella scelta del processo da porre in esecuzione tra i processi pronti Task nello standard IEC 1131-3: Ha il compito di risvegliare un processo ponendolo nello stato di pronto Permette di assegnare differenti controlli sulla esecuzione di Programmi o di Function Blocks appartenenti alla stessa Resource Task

36 Ad ogni Program e Function Block viene associato un task. Esistono tre tipi di tasks: Cyclic tasks: sono attivati ad intervalli temporali e il programma è eseguito periodicamente (o ciclicamente) System (or Error) tasks: sono attivati se un evento di sistema (errore di sistema) avviene durante lesecuzione di un programma, ad esempio stack overflow Event (or Interrupt) tasks: sono attivati alloccorrenza di certi eventi, ad esempio se una variabile ha raggiunto un certo valore o al sopraggiungere di un interrupt Un programma senza task associato ha la più bassa priorità e viene posto in stato di pronto appena termina. Task

37 La dichiarazione dei task è caratterizzata dai seguenti parametri: Task Sistema/Interrupt Definizione dell'evento (strettamente legato al PLC) Task Cyclic Definizione dell'intervallo. Si noti che il task può essere eseguito anche dopo intervalli superiori all'intervallo specificato, in dipendenza del S.O. WatchDog Time. Specifica lintervallo temporale dopo il quale viene controllato se lintervallo Periodico è stato superato o no. Si sceglie generalmente inferiore o uguale alla durata dell'intervallo. Priorità. Viene assegnata una priorità al task, generalmente in ordine decrescente (0 la più alta). Si usa nella scelta tra processi pronti. Task

38 I Task sono degli strumenti per controllare l'esecuzione dei processi, ma l'esecuzione dipende dal Sistema Operativo (preemptive, non-preemptive) Esempio: tre tasks: Task A, Cyclic, Interval 100ms, priorità 0, durata 10 Task B, Cyclic, Interval 200ms, priorità 1, durata 90 Task C, Cyclic, Interval 300ms, priorità 2, durata 120 Non-preemptive schedule Preemptive schedule Task 100200300400500 600 100200300400500600 A B C