В статье представлено новое решение: отечественная программная платформа «АРМА ПЛК» компании «Адваланж», позволяющая разрабатывать прикладные программы для ПЛК и исполнять их в контроллере. Описаны функциональные возможности новой графической среды разработки.
ООО «ЛаБС», г. Москва
После прекращения использования в Российской Федерации зарубежных программных продуктов CODESYS и ISaGRAF отечественные производители программируемых логических контроллеров столкнулись с дефицитом универсальных средств моделирования и разработки для ПЛК. Доступные бесплатные инструменты, как правило, обладают ограниченной функциональностью и не ориентированы на развитие с учётом современных требований. При этом усиливаются требования как к функциональным возможностям таких систем, так и к их российскому происхождению.
В этих условиях в российской компании ООО «ЛаБС» (бренд «Аваланж») в середине 2023 года была начата разработка программного продукта «АРМА ПЛК» (Автоматизированная разработка моделей и алгоритмов ПЛК), предназначенного для создания и управления комплексами ПЛК. Проект реализуется как независимое решение, не привязанное к конкретным производителям контроллеров или конечным заказчикам, что предполагает возможность его использования различными участниками рынка на равных условиях.
В основу программного продукта заложены принципы открытости и гибкости архитектуры, что необходимо для обеспечения многообразия сценариев использования в сфере промышленной автоматизации, отражающих интересы различных производителей ПЛК, интеграторов, поставщиков и разработчиков прикладных программ для ПЛК. В то же время продукт строится на привычных для отрасли стандартах и требованиях регуляторов.
Изначально ТЗ создавалось под необходимые и достаточные требования производителей ПЛК. В настоящее время активно обсуждается реализация ТТ рабочей группы «Открытая АСУ ТП» (сайт: openapc.ru). Принятию ключевых решений в процессе разработки предшествует тщательный анализ сильных и слабых сторон аналогов, выявление функциональных потребностей с помощью экспертов с богатым и разносторонним опытом и выбор подходящих технологий.
Приведем краткое описание разрабатываемого программного продукта. Его основными компонентами являются:
- среда разработки прикладных программ для ПЛК;
- среда выполнения прикладных программ в ПЛК.
Среда выполнения обеспечивает выполнение прикладной программы в контроллере через среду разработки и взаимодействие с функциями ПЛК. Реализована на ЯП C/C++ и встраивается в контроллер. Предварительно для каждой модели ПЛК необходимо осуществить процедуру адаптации и сопряжения среды выполнения с функциями устройства.
Среда разработки является инструментом создания, отладки и мониторинга выполнения прикладных программ в ПЛК. Реализуется на платформе Eclipse (язык программирования Java).
Для того чтобы в среде разработки появилась возможность разработать прикладную программу для конкретного типа ПЛК, необходимо установить пакет поддержки устройства (ППУ), который включает в себя модель устройства и инструменты, необходимые для получения исполняемого объектного кода (например, компилятор под целевое устройство), а также описание модулей дополнительного оборудования, совместимых с ПЛК, которые могут использоваться для модификации контроллера. Таким образом, конфигурирование устройства и разработка прикладных программ сводятся в единый рабочий процесс в продукте. В дальнейшем для подготовки ППУ будет предусмотрен инструмент, который смогут использовать производители контроллеров, основанный на модельно-ориентированном подходе. Другими словами, это графический редактор модели устройства, в основе которого находится метамодель.
Рис. 1. «АРМА ПЛК», модельно-ориентированная программная среда: примеры рабочего окна (увеличить изображение)
В соответствии со стандартом МЭК 61131‑3 (IEC 61131‑3) для разработки прикладных программ будут поддерживаться текстовый и графические языки программирования ST, LD и FBD, а также будет возможность использовать функции и функциональные блоки из подключаемых библиотек, например, широко известной библиотеки OSCAT. В перспективе планируется обеспечить возможность для создания независимыми разработчиками собственных библиотек, в том числе для распространения в сообществе АСУ ТП.
Чтобы реализовать редакторы для графических языков программирования и моделей устройств из ППУ, используется модельно-ориентированный подход, или MBSE (model based software engineering), где в соответствии с правилами метамодели формируются функции редактора для создания соответствующих моделей. Это дает возможности как для дальнейшего расширения или модификации функций редактора, так и для создания новых редакторов моделей в принципе.
Также стоит отметить, что проект в системе технически является моделью, что обеспечивает гибкие возможности по интеграции с внешним миром.
Подключение и взаимодействие с ПЛК осуществляется с использованием разработанного протокола прикладного уровня по соединению TCP/IP через Ethernet. В дальнейшем планируется реализовать поддержку последовательных соединений: USB, COM и т. п.
После сборки исполняемого кода прикладной программы под целевой ПЛК обеспечена возможность его загрузки в устройство и возможность управления его выполнением с отслеживанием текущего состояния. Отладка кода будет возможна как на физическом контроллере, так и на виртуальном. В процессе отладки предоставляются все необходимые функции, такие как форсирование и мониторинг значений переменных, пошаговое выполнение прикладной программы.
Если упростить, то сценарий внедрения и использования продукта заключается в следующих ключевых шагах:
- среда выполнения адаптируется под целевой ПЛК, и изготавливается пакет поддержки этого устройства;
- каждый выпускаемый экземпляр ПЛК «прошивается» адаптированной средой выполнения;
- разработчики прикладных программ для ПЛК устанавливают среду разработки, в которую добавляют пакеты поддержки необходимых устройств, после чего приступают к разработке.
Модульная архитектура решения предусматривает расширение функциональных возможностей за счёт подключения дополнительных компонентов, включая программно-прикладные модули и библиотеки. Концепция продукта допускает адаптацию под различные типы контроллеров, работающих под управлением разных операционных систем. Используемый технологический стек обеспечивает кросс-платформенную совместимость, в том числе поддержку операционных систем, включённых в единый реестр российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации, включая Astra Linux.
Планируется, что модель лицензирования будет такой же, как у CODESYS.
В июле 2024 года завершен первый из четырех этапов создания продукта, отвечающего базовым потребностям рынка. Результатом стало подтверждение архитектурно-технических решений, обеспечивающих возможность реализации заявленных высоких требований бизнеса. В феврале 2025 года завершится второй этап, по итогам которого продукт обрастет достаточным набором функций для уверенной демонстрации возможностей. Планируются первые внедрения и активный сбор расширенной обратной связи, чтобы уже к концу года выпустить стабилизированный продукт для коммерческого распространения и промышленного применения.
Формирование списка потребностей пользователей, которые будут положены в основу последующего развития продукта, идет уже сейчас. Среди них – поддержка требований стандарта МЭК 61499 (IEC 61499), редактор графического интерфейса взаимодействия с ПЛК (HMI), обеспечение функциональной безопасности, поддержка многопользовательской работы, поддержка коммуникационных протоколов (например, OPC UA) и т. д.
Опубликовано_в журнале ИСУП № 4(112)_2024
Илья Савельев, менеджер продукта,
ООО «ЛаБС», г. Москва,
тел.: +7 (499) 350‑2599,
e-mail: armaplk@advalange.ru
Иллюстрации предоставлены компанией ООО «ЛаБС»
_big.jpg'); "2(116)_small.jpg")
