ГОСТ Р 51840-2001
(МЭК 61131-1-92)
Группа П75
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПРОГРАММИРУЕМЫЕ КОНТРОЛЛЕРЫ
Общие положения и функциональные характеристики
Programmable controllers.
General and functional characteristics
ОКС 35.160
ОКП 40 1000
40 2000
40 3000
40 4200
40 6000
42 1000
42 2200
42 3000
42 5000
Дата введения 2003-01-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 306 "Измерения и управление в промышленных процессах"
2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 24 декабря 2001 г. N 555-ст
3 Настоящий стандарт содержит аутентичный текст международного стандарта МЭК 61131-1 (1992), изд.1 "Программируемые контроллеры. Часть 1. Общая информация" с дополнительными требованиями, отражающими потребности экономики страны
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Введение
Введение
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.
1 Область применения и цель
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.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 34.003-90 Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Термины и определения
ГОСТ 15971-90 Системы обработки информации. Термины и определения
ГОСТ 24402-88 Телеобработка данных и вычислительные сети. Термины и определения
3 Определения
В настоящем стандарте применяют термины, установленные в ГОСТ 34.003, ГОСТ 24402, ГОСТ 15971, [1]-[5], а также следующие термины с соответствующими определениями и сокращениями:
3.1 прикладная программа (программа пользователя): Логическое множество всех элементов и конструкций языка программирования для обработки сигналов, которые требуются для управления установкой или процессом с использованием программируемого контроллера (см. также термин 3.2 "автоматизированная система").
3.2 автоматизированная система: Система управления, в которой программируемые контроллеры должны быть встроены пользователем или для пользователя и которые также содержат другие компоненты, в том числе прикладные программы.
3.3 каталогизированное устройство: Устройство, которое внесено производителем программируемого контроллера в каталог компонентов последнего (далее - каталог производителя).
3.4 аппаратура передачи данных (АПД): Оборудование, которое обеспечивает функции, необходимые для установления, поддержания и окончания соединения, а также преобразования сигналов и кодирования, и которое предназначено для связи между источником и приемником данных.
3.5 оконечное оборудование данных (ООД): Оборудование, состоящее из цифровых устройств и инструментальных средств, которые преобразуют информацию пользователя в сигналы данных для передачи или вновь преобразуют полученные сигналы данных в информацию для пользователя.
3.6 отказоустойчивое отключение: Способность некоторой конфигурации программируемого контроллера переводить свои выходы в заранее определенное состояние после того, как будет обнаружено резкое снижение напряжения питания, или после внутреннего отказа.
3.7 изолированные устройства; цепи: Устройства, цепи, между которыми нет гальванического соединения.
3.8 многозвенная диаграмма (релейная многозвенная диаграмма): Одна или несколько схем контактов, катушек, графически представленных функций, функциональных блоков, элементов данных, меток и соединительных элементов, ограниченных слева и (необязательно) справа направляющими питания.
3.9 система логического управления: Система управления, в которой определенные состояния выходных сигналов являются функциями от состояния входных сигналов при условии, что они подчиняются правилам Булевой алгебры.
3.10 главный процессор (ГП): Часть конфигурации программируемого контроллера, которая обрабатывает или исполняет основную часть прикладной программы. ГП может включать в себя источник питания, запоминающее устройство (ЗУ), входы/выходы (см. приложение Б настоящего стандарта, а также 3.1 и 3.6 МЭК 61131-2 [6]).
3.11 человеко-машинный интерфейс (ЧМИ): Периферийные устройства, внесенные в каталог производителя и снабженные кнопками, световыми индикаторами, клавиатурой, дисплеями или эквивалентными устройствами и служащие интерфейсом оператору, как, например, пульт управления/мониторинга мотором, интерфейс оператора общего назначения.
3.12 периферийное устройство: Устройство из числа внесенных в каталог производителя, внутреннее или внешнее по отношению к конфигурации программируемого контроллера. Функциями периферийного устройства являются программирование, контроль, наблюдение, тестирование и регистрация работы конфигурации программируемого контроллера.
3.13 программируемый контроллер (ПК): Цифровая электронная система, предназначенная для применения в промышленных условиях. ПК использует программируемое запоминающее устройство для внутреннего хранения ориентированных на пользователя инструкций, для выполнения специальных функций, таких как логические, упорядочения, отсчета времени, математические действия, управление через цифровые или аналоговые входы и выходы различными типами механизмов или процессов. ПК и связанные с ним периферийные устройства разрабатывают так, чтобы они могли быть легко интегрированы в промышленную систему управления.
3.14 конфигурация программируемого контроллера (конфигурация ПК): Совокупность устройств, применяемых пользователем для создания соответствующей автоматизированной системы, в составе программируемого контроллера и связанных с ним периферийных устройств. Конфигурация ПК содержит блоки, соединенные между собой кабелями или разъемными соединителями для создания стационарной установки, а также кабелями или другими средствами для подключения портативного или транспортируемого периферийного устройства (см. приложение А).
3.15 средства программирования и отладки (СПИО): Периферийные устройства из каталога производителя, служащие для программирования, проверки, ввода в действие и поиска неисправностей в применяемой конфигурации ПК, а также для документирования и хранения программ, и, возможно, в качестве человеко-машинного интерфейса. СПИО называют подключаемыми, если они могут быть в любой момент подключены к оборудованию ПК или отключены от него без риска для оператора и технологического процесса. Во всех других случаях СПИО называют стационарными.
3.16 станции удаленного ввода/вывода данных (СУВД): Часть конфигурации ПК из каталога производителя, включающая в себя интерфейсы ввода и/или вывода, которая может работать под управлением главного процессора для мультиплексирования/демультиплексирования входов/выходов и предварительной/последующей обработки данных. СУВД допускают ограниченное автономное функционирование, например в чрезвычайных условиях, таких как неисправность связи с ГП или самого ГП, или в случае выполнения операций обслуживания или поиска неисправностей.
3.17 рестарт (холодный, горячий, теплый):
а) холодный рестарт: Повторный запуск конфигурации ПК и ее прикладной программы после того, как все динамические данные (переменные, такие как отображение входов/выходов, внутренние регистры, таймеры, счетчики, а также программные контексты) были возвращены в заранее определенное состояние. Холодный рестарт может быть автоматическим (например, после пропадания питания, потери информации в динамических участках памяти) или ручным (например, с помощью кнопки перезапуска).
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.
в) теплый рестарт: Повторный запуск после обнаружения неисправности питания с заранее определенным и программируемым пользователем множеством динамических данных и системным контекстом прикладной программы. Теплый рестарт характеризуется сигнализацией состояния или эквивалентными средствами, позволяющими убедиться в том, что прикладная программа зарегистрировала прекращение неисправности питания, обнаруженное конфигурацией ПК в режиме пуска.
3.18 система с последовательным управлением: Система управления, в которой отдельные шаги обрабатываются в заранее установленном порядке, причем переход от предыдущего шага к последующему зависит от выполнения определенных условий. Такая система может зависеть либо от времени, если условия перехода от шага к шагу являются только функциями времени, либо от внешних событий, если условия перехода между шагами являются функциями только входных сигналов, либо их комбинаций (а возможно, и более сложных условий).
3.19 диаграмма последовательности выполнения программы: Графическое представление последовательного выполнения программы, состоящее из взаимосвязанных шагов, действий и директивных ссылок с условиями перехода.
3.20 системное программное обеспечение: Программное обеспечение, написанное производителем ПК, определяющее его функционирование с прикладной программой или без нее. Обычно это множество подпрограмм, действующих как интерпретатор при преобразовании инструкций прикладной программы, введенной пользователем в машинных кодах, и требуемых устройствами аппаратного обеспечения.
3.21 тестовое оборудование (ТО): Периферийное устройство из каталога производителя, снабженное кнопками, световыми индикаторами, клавиатурой, дисплеями или аналогичными устройствами для поиска неисправностей в конфигурации ПК и/или управляемого применения ПК. ТО называют подключаемым (сменным), если оно может быть в любой момент подключено к оборудованию или отключено от него без какого-либо риска для оператора и технологического процесса. Во всех других случаях ТО называют стационарным. ТО может быть установлено постоянно или временно. ТО предназначено для использования уполномоченными лицами.
4 Функциональные характеристики программируемых контроллеров
4.1 Типовая функциональная структура конфигурации программируемого контроллера
4.1.1 Общая структура
На 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
Рисунок 1 - Типовая функциональная структура конфигурации ПК
4.1.2 Функция обработки сигналов
Функция 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 приводами
Функция 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 данных
Функция 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 интерфейса
Функция 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 документирования
Данные функции заключаются в загрузке и генерации прикладной программы, ее мониторинге, тестировании и отладке, а также документировании и архивировании.
4.1.7 Функции обеспечения электропитанием
Функции обеспечения электропитанием заключаются в преобразовании напряжений и изоляции цепей ПК от сети электроснабжения.
4.2 Функция обработки сигналов
Возможности контроллеров определяются программируемыми функциями, которые в обобщенном виде представлены в таблице 1. Для облегчения использования их подразделяют на группы в зависимости от назначения.
Таблица 1 - Обобщенные функциональные группы программируемых функций
| Функциональная группа | Примеры |
| Логическое управление: | "И", "ИЛИ", "НЕ", "исключающее ИЛИ", триггер задержки включения, выключения, тактовый импульс, счет импульсов |
| - логические функции; | вперед и/или назад |
| - функции времени; | |
| - функции счета | |
| Последовательное управление | Диаграмма последовательности выполнения программы |
| Обработка сигналов/данных: | Основные арифметические действия: сложение, вычитание, умножение, деление |
| - математические функции; | Расширенные арифметические действия: извлечение корня, тригонометрические функции |
| Функции сравнения: больше, меньше, равно | |
| - оперирование данными; | Выбор, упорядочение, форматирование, пересылка |
| - обработка аналоговых данных | ПИД-обработка, интегрирование, фильтрация |
| Функция взаимодействия: | Двоично-десятичные преобразователи |
| - ввод/вывод; | Аналоговые, цифровые модули входа/выхода |
| - взаимодействие с другими системами; | Протоколы передачи данных |