ПЛК ELHART серии Alpha-X

Программируемый логический контроллер Alpha-X  — это современный ПЛК, управляемый средой исполнения AXCode и программируемый на языке С++. Предназначен для автоматизации и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности:

• Системы автоматического управления локальными участками различных общепромышленных объектов, системы удаленного ввода-вывода и диспетчеризации.
• Деревообрабатывающая промышленность — управление станками, сушильными камерами, транспортными системами.
• Аграрная промышленность — автоматизация линий сортировки, климат-контроль в теплицах, управление зернохранилищами.
• Инженерные системы зданий — автоматизация отопления, вентиляции, кондиционирования (HVAC), водоснабжения.
• Производственные и испытательные стенды — управление процессами испытаний, сбор данных с датчиков.
• Климатические камеры и установки – контроль и управление режимами работы, с измерением и поддержанием параметров.
• Овощехранилища — автоматизированный контроль условий хранения продукции.
• Пищевые производства — управление конвейерными линиями, дозирующими и фасовочными системами.
• Компрессорные установки — контроль параметров, управление режимами работы компрессоров, интеграция со смежными системами.
• Дозирующее оборудование — обработка сигналов датчиков и управление исполнительными механизмами.
• Управление локальными механизмами — автоматизация работы различных исполнительных устройств.

Программные особенности ПЛК Alpha-X

• Все возможности языка стандарта C++17 (за исключением работы с динамической памятью).
• Современная среда программирования на базе открытого редактора Code OSS (VS Code).
• Все стандартные функции ПЛК: подпрограммы, входы-выходы, таймеры, протокол Modbus, энергонезависимая память.
• Операционная система реального времени (ОСРВ).
• Удобная интеграция с системой контроля версий git.
• Обновление прошивки по любому из доступных интерфейсов.

 

Аппаратные особенности ПЛК Alpha-X

• Соответствие современным требованиям промышленной автоматизации: гальваническая изоляция интерфейсов, работа в условиях жестких электромагнитных помех.
• Более 10 модификаций модулей расширения: дискретные, аналоговые, а также специализированные весовые и модули ПИД-регулирования.
• Подключение до 31 модуля расширения по шине.
• Компактные размеры ПЛК и модулей обеспечивают монтаж в условиях ограниченного пространства.
• Полный цикл разработки и производства в России.
• Испытания в соответствии с ГОСТ IEC 61131-2-2012 «Контроллеры программируемые, Часть 2. Требования к оборудованию и испытания».

 

Аппаратные возможности модулей CPU

ПЛК Alpha-X включает в себя линейку модулей расширения — более 10 модификаций для работы с различными типами дискретных и аналоговых сигналов. Допускается подключение до 31 модулей расширения к CPU. Модули, как и сам ПЛК, имеют компактную ширину (всего18 мм), при этом модуль в зависимости от модификации может иметь до 16 дискретных и до 8 аналоговых каналов.

 

Гальваническая изоляция

Гальваническая изоляция в ПЛК повышает надежность, точность и безопасность системы, защищая ее от помех, перегрузок и потенциальных аварийных ситуаций. В Alpha-X CPU интерфейсы RS-485, входы и выходы имеют гальваническую изоляцию 1500 В.

 

Среда программирования

В качестве среды программирования используется современный редактор Code OSS — open-source версия популярного редактора VS Code. Установка простая и не требует специальных знаний: файл установщика уже включает все необходимые драйвера, компилятор, сборщик и прочее. В данный момент есть версии под Windows 10-11 и Windows 7-8.1.

Редактор Code OSS является мощным инструментом для написания кода с множеством незаменимых функций: удобный поиск и переход в место объявления объектов, автоматическое завершение кода, горячие клавиши для минимизации использования компьютерной мыши, интеграция с git, сниппеты и широкие возможности для кастомизации. Всё это позволило Code OSS стать одним из наиболее популярных редакторов среди программистов всего мира.

 

Автодополнение и сниппеты

Функциональные блоки, предназначенные для настройки аппаратных средств, имеют готовые сниппеты, которые позволяют быстро указать все настройки без необходимости ручного прописывания полей.

 

Отладка

Для отладки программы платформа AXCode предусматривает 2 возможных варианта: использование классической для языка С функции printf, либо же использование расширения AXCode Monitoring. В этом расширении можно ввести наименование интересующей переменной, после чего наблюдать за её изменением в реальном времени. Расширение поддерживает работу с базовыми типами данных C++ и массивами.

 

Многострочное редактирование и разделение экранов

Code OSS поддерживает установку нескольких курсоров, если требуется написать или отредактировать код сразу на нескольких строках.

Дополнительно есть возможность разделения окна редактора на несколько.

 

Горячие клавиши

Одни из наиболее популярных сочетаний, которые позволяют минимизировать использование мыши. Полный список горячих клавиш .

 

Магазин расширений

Code OSS имеет встроенный магазин расширений, где можно найти расширения на любой вкус: например Serial Monitor для связи с ПЛК через терминал, различные тайм-трекеры для отслеживания времени работы над проектами и прочее.

 

Среда исполнения

Среда исполнения ПЛК — это аппаратно-программная платформа, в которой работает программируемый логический контроллер. Она обеспечивает выполнение пользовательских подпрограмм, управление вводом/выводом данных, обработку сигналов и взаимодействие с другими устройствами.

Среда исполнения ПЛК Alpha-X базируется на операционной системе реального времени (ОСРВ). Для написания кода используется шаблон программы пользователя — преднастроенный проект, который включает библиотеки со всеми доступными функциями ПЛК. Также шаблон программы пользователя содержит предсозданные подпрограммы, каждая из которых запускается в соответствии с индивидуально заданным периодом и имеет свой сторожевой таймер. Возможно создать до 16 таких подпрограмм, при этом для работы с ними пользователю не требуются специальных знаний по работе с ОСРВ.

В зависимости от кода подпрограмм при запуске ПЛК создаются соответствующие системные задачи, которые управляют аппаратными ресурсами ПЛК. Системные задачи спроектированы таким образом, что стандартные для ПЛК операции — управление входами-выходами, связь по интерфейсам, сохранение энергонезависимой памяти — происходят без активного участия пользователя и позволяют инженеру сфокусироваться на написании решения для технологической задачи.

Шаблон программы пользователя дополнительно включает в себя несколько стандартных библиотек, в том числе библиотеку ETL (embedded template library). Данная библиотека содержит множество стандартные контейнеры, алгоритмы и утилиты, спроектированные для применения во встраиваемых системах с низким потреблением ресурсов.

 

 

Работа с входами и выходами

Работа с встроенными входами выходами, а также с входами и выходами на модулях расширения осуществляется с помощью специальных классов: DiscreteInput, DiscreteOutput, AnalogInput, AnalogOutput.

 

Связь с терминалом

Терминал является классическим средством для отладки кода на C++. ПЛК может связываться с одной из терминальных программ типа PuTTY, Serial Monitor, MobaXTerm. Возможен как вывод отладочных сообщений в терминал с помощью функции printf, так и приём управляющих команд из терминала. Подключение к терминалу возможно по любому из доступных интерфейсов.

 

Опрос устройств по Modbus RTU

Пользователю доступно два способа для работы с Modbus RTU: в ручном и автоматическом режиме.

В ручном режиме программист сам определяет, в какой момент следует отправить посылку.

В случае автоматического опроса пользователь указывает номера требуемых регистров и привязывает к ним переменные, после чего операционная система самостоятельно формирует очередь запросов. При изменении переменной система автоматически формирует соответствующую Modbus-посылку на запись. При работе в автоматическом режиме скорость опроса никак не зависит от количества подпрограмм и времени их выполнения, при этом автоматические и ручные запросы можно комбинировать.

 

Опрос устройств по нестандартным протоколам

ПЛК имеет возможность связываться с другими устройствами по протоколам, отличным от Modbus RTU. Для этих целей в распоряжении у пользователя имеется 3 функциональных блока: SerialPortRead для чтения посылок, SerialPortWrite для записи посылок, SerialPortWriteRead для записи с последующим чтением. Конец принимаемой посылки определяется системой в зависимости от настроек, заданных пользователем: по стоп-символу или их последовательности, по интервалу тишины, по переполнению буфера.

 

Энергонезависимая память

Для работы с энергонезависимой памятью используется ключевое слово retain. Достаточно указать это слово при объявлении переменной, после чего её значение будет сохраняться даже при снятии питания с ПЛК. Ключевое слово retain можно применять с базовыми значениями, а также массивами.

 

Встроенные примеры программ

Примеры для работы с основными аппаратными и программными средствами содержатся непосредственно в шаблоне программы пользователя в папке examples. Для того, чтобы воспользоваться примером, достаточно просто скопировать код в свою подпрограмму. Примеры демонстрируют как работать с встроенными входами-выходами, терминалом, функциями времени, модулями расширения, протоколом Modbus RTU и с прочими программными компонентами.

 

Интеграция с системой контроля версий git

Большинство сред разработки для ПЛК не поддерживают интеграцию с системами контроля версий по типу git. Для небольших проектов это может быть не столь критично, однако это ограничение создает значительные трудности при работе над крупными или долгосрочными проектами, где требуется участие нескольких специалистов. В случае отсутствия системы контроля версий разделение задач происходит вручную, что увеличивает риск ошибок и дублирования работы, трудно отследить, кто и какие изменения внес, а также вернуться к предыдущим версиям программы.

В качестве удаленного репозитория можно использовать внутреннюю сервер предприятия (при наличии такового), либо воспользоваться сервисом GitHub или одним из его аналогов. Шаблон разработки доступен на  GitHub .

Для того, чтобы использовать функционал работы с GitHub, воспользуйтесь следующей инструкцией по интеграции с GitHub.

 

Сообщество программистов ПЛК на C++

Alpha-X предназначены для установки на DIN-рейку. При монтаже модули подключаются друг к другу с помощью клеммников TB-BUS, образуя группу, связанную единой шиной. Данная шина используется для подачи питания на все модули в группе, а также связывает их интерфейсы RS-485 в одну сеть. Одна группа может включать до 31 модулей. Клеммник TB-BUS входит в комплект и поставляется с каждым модулем.

Для подачи напряжения на шину, а также для подключения внешнего устройства с интерфейсом RS-485, используется клеммник TB-PS. На одну группу модулей потребуется один TB-PS. Данный клеммник входит в комплект поставки только ПЛК Alpha-X CPU, поэтому если планируется использовать модули ввода-вывода Alpha-X с другим ПЛК, клеммник TB-PS требуется приобрести отдельно.

Модули Alpha-X имеют съемные клеммники (TB-IO) для подключения входов-выходов, что добавляет удобство при монтаже. Эти клеммники всегда идут в комплекте с модулями.

Пример: Alpha-X CPU 01-1 00