Сделал ПЛК, совместимый с Мицубиси FX2N. С "железом" можно ознакомиться по ссылке в конце поста. Программируется из любой IDE от Мицубиси, поэтому доступны все языки из 61131-3. Реализована бОльшая часть команд из набора оригинального ПЛК. Часть команд реализованы в виде функциональных блоков, чтобы задействовать периферию STM32, часть в процессе реализации. Есть много отличий от оригинала, например, на борту есть Ethernet, EIA-485, CAN. Программирование ПЛК осуществляется через Ethernet. В рантайм встроена поддержка Modbus всех видов и лиц. Для настройки расширенного по сравнению с оригиналом функционала используются конфигурационные файлы, которые доступны через встроенный ftp-сервер. Средний темп исполнения 1000-1200 шагов за 1мс при включенной отладке, опросе слэйвов по Modbus/RTU и опросе самого ПЛК из СКАДА. Код рантайма написан на С++ изначально без привязки к конкретному МК, поэтому может быть перенесён на любой МК, для которого есть FreeRTOS. Была даже сборка по Windows, когда отлаживался протокол между IDE и ПЛК.
Продолжаю тестирование своей разработки (IDE, компилятор, runtime) на разном железе. Сравнивая с ПЛК от Mitsubishi на этом же камне.
В сети давно уже есть тесты с примером использования микроконтроллера STM32F103 в качестве ПЛК. Также продолжается выпуск китайскими компаниями современных ультра дешевых (около 100$) ПЛК на базе этого микроконтроллера с использованием среды разработки от Mitsubishi. Поэтому интересно было и мне попробовать этот чип и сравнить с брендом.
Схема виртуальной памяти машины в режиме вытесняющей многозадачности
Вытесняющее-многозадачный , значит если задача не успела отработать - ошибки не будет(в обычном режиме - будет). Контекст задачи сохранится и наша виртуальная 3o|||sheet OS переключиться на другую задачу. В данном тестовом случае задача не большая, отработать - успеет, и результаты будут корректны.
Алгоритм теста:
Тестовая программа содержит 184 LD, часть из которых истинная, часть ложная. Зная количество истинных , мы знаем количество отработанных команд.
Каждая вкладка в моей среде разработки - новая задача. Это будут вытесняющие задачи с ОС или последовательные задачи без ОС , режим работы сохраняется в настройках проекта.
Компилятор и выполняемая среда данные не кеширует, и работает программа в самом трудозатратном режиме. В конце тестовой задачи устанавливаем/ сбрасываем физический вывод.
Замеряем время осциллографом.
По тестам видно, что мой ПЛК работает в три раза медленнее чем на том же чипе но с средой о Mitsubishi. Почти 9 микросекунд за операцию в моем случае, против 3 микросекунды оппонентов. Да мой МК работал на 64 Мгц (не запустился внешний кварц, дефект платы, а внутренний HSI работал на 64 Мгц, до 72 не настраивался, оставил так) в отличии от 72 Мгц у Mitsubishi, но 10% роли не изменят, можем пренебречь.
Но если б я стремился к быстродействию, я б пошел коротким путем, которым идут как отечественные разработчики ПЛК, так и открытые проекты типа OpenPLC\Beremiz. А именно - простая трансляция LD/ST в текст СИ, и уже СИшным компилятором создавать прошивку.
Я выбрал сложный путь - создание полноценной виртуальной машины с компилятором. Что это дает? Дальше.
Что можно выжать с STM3F103 в качестве ПЛК с моей средой разработки.
1500 LD инструкций + 1500 дополнительно можно подгружать из флеш ( Mitsubishi предлагает 8000, Allen Bradley Micro810 - 2000 LD). Сколько влезет ST строк - трудно сказать, сложно измеряеммый, думаю около 500 -800 строк + стоько же с флэш (имеется ввиду версия МК с флэш 64 КБ. Так как моя версия оказалась - 128 Кб , по крайней мере так указывалось в утилите STLink. С этой версией (128кб) размер программы будет конечно не малым, LD как раз 8000, так и ST.
Критический код, можно отделить от кода с высоким риском фатальной ошибки. Связь, HMI и даже WEB сервер в ПЛК можно вынести - отдельно. А критический отлаженный код, отдельно. Что бы там не произошло в одном исполнителе - фатальная ошибка, никогда не остановит других исполнителей. У них полностью изолированы друг от друга области памяти и адресов. Там где обычный ПЛК бы слетел полностью, тут такого быть не может.
Кроме того, есть и обычные преимущества виртуализации памяти:
в машине с ОС 3o|||sheet - можно добавлять задачи не перезапуская ПЛК физически (как в Windows/Linux - установил, и сразу работает) . Изменение кода задачи ПЛК на лету я уже упоминал.
Все это я продемонстрирую уже на микроконтроллере, о котором много писали СМИ ( тот который на RISC V, 16 KB ОЗУ :) Объективно, среда 3o|||sheet (Зошит) это первый вменяемый и уже существующий инструмент который может превратить такой МК с ограниченными ресурсами в ПЛК причем с топовой функциональностью. На этот раз и вправду - аналоговнет).
Почему я полностью не пишу что имею ввиду - работаю в паре с одним небольшим предприятием по этому конкретному чипу. Если интересно что из этого получилось - присоединяйся, и напишите в комментах что за чип имеется ввиду :)
