Standardiseeritud ST keel IEC 61131-3 järgi

1. Fookus Tööstusautomaatikal (Deterministic Focus)

• Pascai/Delphi: Need keeled loodi üldotstarbeliseks programmeerimiseks (PC-põhised rakendused, operatsioonisüsteemid, äritarkvara). Neil puudub sisse ehitatud deterministliku käitumise (ingl. deterministic behavior) ja tsüklilise täitmise (ingl. cyclic execution) nõue, mis on PLC-dele elutähtis.

• ST (IEC 61131-3): Standard kohandab selle sarnase keele süntaksi ja semantika spetsiaalselt tööstusliku juhtimise jaoks. See standardiseerib funktsioonid ja operaatorid, mis on vajalikud PLC-keskkonnas aja, I/O-de (sisendid/väljundid) ja protsessi seisundi käsitlemiseks (nt standardiseeritud TIME, DINT, BOOL andmetüübid ja spetsiifilised POU-d).

2. Ühtne Raamistik (Unified Framework)

• Standardiseerib Programmi Organisatsiooni Ühikud (POU-d): Funktsioonid, Funktsiooniplokid ja Programmid.

  • Funktsiooniplokid (FB): See on perhaps kõige olulisem panus. FB-d on korduvkasutatavad koodiplokid, mis säilitavad oma oleku (mälu) erinevate tsüklite vahel. See on tööstusjuhtimises kriitilise tähtsusega (nt mootori juhtimine, PID-kontroller). Pascalis või Delphis sarnase objekti loomine nõuaks oluliselt keerukamat ja platvormipõhist implementatsiooni.

• Andmetüübid: Määratletud on ühtsed elementaarsed ja tuletatud andmetüübid (nt INT,REAL,TIME), tagades andmete interpreteerimise ühesuguse käitumise erinevate tootjate kontrollerites.

3. Koostalitlusvõime (Interoperability)

• Standardi väärtus seisneb just selles, et see seab kõigile tootjatele (Siemens, Rockwell, Beckhoff jne) ühise miinimumtaseme ST keele süntaksis ja semantikas. See võimaldab:

  • Programmeerijate koolitust ja liikumist: Insener saab minna ühelt tootjalt teisele, ilma et peaks täielikult uut keelt õppima.

  • Koodi taaskasutamine (reusability): Funktsiooniplokke ja koodilõike saab teoreetiliselt (ja sageli ka praktiliselt) kergemini üle kanda erinevate kontrollerite vahel.

  • Tarkvara valikuvabadus: Kasutajad saavad valida endale sobiva arendustarkvara (nt CODESYS, mis on platvormiülene).

---

🚫 Ühtsus või parem paindlikkus?

 

 

See on standardiseerimise kaalutluskoht: kas ühtsus kaalub üles paindlikkuse ja kiire arengu.

1. Väljakutse: Aeglane Evolutsioon:

   • Standardi uuendamine on aeglane protsess (uued versioonid iga 10-20 aasta tagant). See võib tekitada olukorra, kus arendajad soovivad kasutada uuemaid keelefunktsioone (nt objektorienteerituse sügavamat toetamist, mida toetavad Pascali järeltulijad nagu Delphi), aga standard seda veel ei kata.

   • Tootjate "Dialektid": Et püsida konkurentsis ja ära kasutada uut riistvara (suurem mälu, kiirem protsessor), lisavad kontrolleritootjad sageli standardile laiendusi. See rikub standardi eesmärki ja loob tootjapõhiseid "dialekte", näiteks lisatakse keerukamaid andmetüüpe või võrgufunktsioone.

2. Standardi Vastus: Paindlikkus ja Uuendused:

   • Standard ise ei ole "kivisse raiutud". IEC 61131-3 on pidevalt arenenud.

     • 1993: Esimene versioon.

     • 2003: Suurem uuendus, mis tõi juurde tugevama Objektorienteeritud Programmeerimise (OOP) toe (liidesed, pärimine funktsiooniplokkidele). See oli otsene vastus riistvara ja üldotstarbeliste keelte arengule.

     • 2013: Järgmine oluline versioon.

     • 2025 (Uusim): See versioon toob kaasa olulisi muudatusi, nagu UTF-8 stringide toe ja mitmed uued andmetüübid (vt otsingutulemused), mis näitab standardi kohanemist kaasaegsete tehnoloogiliste nõuetega (nt IoT, andmevahetus).

Järeldus

 

 

Standard ühtlustab ühisosa, kuid ei piira arengut:

• Standardiseerib vaid tuuma: Tootjad peavad vastama miinimumstandardile, kuid neil on vabadus lisada oma lahendusi (laiendusi) turu vajadustele vastamiseks.

• Standard uueneb: Uuendused (nagu OOP toetus 2003 ja UTF-8 2025) näitavad, et arenduskomitee jälgib üldkeelte arengut ja riistvara võimalusi.

Standardi suurim väärtus on konserveerida parimad praktikad (nt FB-d) tööstusjuhtimises ja pakkuda programmeerijatele universaalseid oskusi.

🔎 Keele Elementide ja Funktsionaalsuste Detailne Kirjeldus

Standard kirjeldab keelte elemente ja funktsionaalsusi detailselt:

• Andmetüübid: Määratletud on standardne andmetüüpide valik (Elementaarsed andmetüübid), mis täpsustab, kuidas muutujate sisu peab olema tõlgendatud (nt BOOL, INT, REAL). Lisaks on võimalik defineerida Tuletatud andmetüüpe (nt massiivid, struktuurid).

• Programmi Ülesehituse Ühikud (POU - Program Organization Unit): Standard määratleb täpselt struktuurielemendid, milleks on Funktsioon (FUN), Funktsiooniplokk (FB) ja Programm (PROG). Need võimaldavad programmi jagada alamosadeks, parandades ülevaadet ja võimaldades korduvkasutust.

• Liidesed: Andmevahetuseks POU-de vahel on määratletud kindlad liidesed. See toetab "mustade kastide" (Black Box) põhimõtet, võimaldades luua korduvkasutatavaid funktsionaalsuste teeke.

• Süntaks ja Semantika: Standard spetsifitseerib keelte süntaksi ja semantika ühtseks komplektiks.

💡 Keele Lisamise Alus

Keeled lisati standardisse, et ühtlustada laialdaselt kasutatud programmeerimiskeeled ja lähenemisviisid ühte harmoniseeritud versiooni, arvestades ka tuleviku võimalusi.

• See baseerus vajadusel:

  • Universaalse raamistiku järele PLC programmeerimiseks.

  • Erinevate seadmete ja tarkvara koostalitlusvõime (interoperability) parandamiseks.

  • Juhtimissüsteemide arendamise, hoolduse ja integreerimise lihtsustamiseks.

🤝 Mõjutajad ja Tarkvaratootjad

Standardi arendamist ja vastuvõtmist on tugevalt mõjutanud rahvusvaheline elektrotehnikakomisjon (IEC) ja tööstusautomaatika valdkonna spetsialistid ja organisatsioonid.

• PLCopen: See on iseseisev organisatsioon, mis edendab IEC 61131-3 kasutamist tööstusautomaatikas ja sertifitseerib tooteid standardiga vastavuse osas. See on üks olulisemaid mõjutajaid.

• Firmad ja Tarkvaratootjad: Praktiliselt kõik suured tööstusautomaatika seadmete ja tarkvara tootjad toetavad ja rakendavad IEC 61131-3 standardit. Näiteks:

  • Schneider Electric (Machine Expert)
  • Rockwell Automation / Allen-Bradley (Studio 5000)
  • Siemens (TIA Portal, STEP 7)
  • Mitsubishi Electric
  • Omron
  • Beckhoff
  • ABB

Standardi eesmärk ongi saavutada eri firmade programmeerimistööriistade täielik vastavus, mis võimaldab universaalsemalt kasutada sama programmiloogikat riistvaralisest alusplatvormist sõltumatumalt. 

Loe lisaks ülevaade, millised on tuntuimad PLC (ingl. Programmable Logic Controllers) ja HMI (ingl. Human Machine Interface) tootvad ettevõtted ja nende tootebrändid.