CFD Language

In Canny Lab IDE used programming language-Canny Function Diagram (CFD), to program Canny 7 controller. During its development, the goal was set to create a tool which best suits the capabilities of the controller, and at the same time close enough to the industry standard. Function Block Diagram (FBD) Language is taken as the basis for the development of the CFD. It is perhaps one of the most balanced among the five languages approved by the International Electrotechnical Commission to create user programs for PLC within IEC 61131-3 standard.

As a graphical programming language, CFD has a high clarity comparable to wiring diagrams, but is at a higher level of abstraction, which allows to hide irrelevant implementation details.

Functional Diagram

The program in CFD language , represents as a draught (scheme), depicting the functional blocks, linking to one another with connecting lines (network), and support elements, called functional diagram.

The program implementation in CFD language can be described as successively, usually from the left to the right, calculation of each functional block, with the result transferring to the next associated function block. Such algorithms will be called a thread of execution.

Presentation of the program in this way makes it easy to trace the process of its implementation, just looking at the picture, moving eyes from block to block on the trunk.

In CFD language, the relative position of the blocks in the acyclic diagram does not affect their execution order. Functional blocks order of execution of such a diagram is automatically calculated by the following rule: each functional block is executed when all its inputs are calculated.

In determining the order of execution of the cyclic, that is, having a feedback diagram, functional blocks involved in the feedback loop executed in such order, that latest is executed the function block located to the right of all other blocks involved in the cycle.

Functional Block

Функциональный блок является графическим элементом функциональной диаграммы, обозначающим функцию, алгоритм или математическое выражение, производящее вычисление своих выходных данных в зависимости от полученных извне входных данных. На изображении функционального блока, его входы располагают слева, а выходы справа.

Стандартная библиотека функциональных блоков языка CFD включает в себя как простейшие блоки, выполняющие элементарные логические преобразования над своими входными данными — элементы И, ИЛИ, НЕ, так и более сложные функции: триггеры, генераторы, коммутаторы.

Функциональный блок, в зависимости от его типа, может иметь несколько входов и несколько выходов, использовать для вычислений свою собственную память, а так же обращаться к ресурсам операционной системы контроллера, например к таймерам и использовать полученные данные в расчетах своих выходных значений.

В среде CannyLab, источниками входных данных для функционального блока могут быть функциональные блоки, с чьими выходами он связан соединительными линиями (сетями), введенные пользователем или выбранные из справочника числовые константы либо данные регистров служебной памяти контроллера.

Любой вход или выход функционального блока может быть инвертирован. В случае инверсии входа, в качестве входных данных в функциональный блок будет передано значение являющееся результатом операции «Логическое НЕ» над реальными входными данными. В случае инверсии выхода, перед передачей результата вычисления функционального блока «наружу», к нему будет применена операция «Логическое НЕ».

Сеть

Линия, соединяющая на функциональной диаграмме источник данных с одним или несколькими получателями данных, называется сетью. В языке CFD, источником данных обычно выступает выход какого-либо функционального блока, а получателем вход другого функционального блока. В языке CFD любая сеть может иметь только один источник данных.

В терминах языков программирования, сеть является переменной, местом хранения данных. Функциональный блок по окончанию вычислений, записывает в сеть своё выходное значение, а выполняющиеся следом за ним функциональные блоки, к чьим входам данная сеть подключена, считывают из этой сети хранящее в ней значение и используют его в своих вычислениях в качестве входных значений. Наряду с использованием анонимных сетей, в CannyLab, сетям можно назначать имена, которые будут отображаться на диаграмме. Логически единую сеть, для которой назначено имя, можно для удобства компоновки, разделять на несколько визуально не связанных между собой сегментов. Например, два сегмента «Давление в шинах, кПа» на приведенном ниже рисунке представляют одну и ту же сеть, и имеют одинаковое значение в каждый момент времени, хотя визуально не связаны.

Data

В языке CFD, все использующиеся данные являются 16-битными целыми неотрицательными числами в диапазоне от 0 до 65535. Результатом арифметических операций будет числовое значение из указанного диапазона, а результаты логических операций представляются значениями «1» (истина) и «0» (ложь).

При выполнении функциональной диаграммы, там где это необходимо, преобразование данных от логического типа к числовым данным и обратно выполняется автоматически по следующим правилам:

• При преобразовании числа к логическому значению, ноль преобразуется в значение «ложь», любое число отличное от нуля – в значение «истина».

• В арифметических операциях логические значения «ложь» и «истина» представляются как числа 0 и 1 соответственно.

• Инверсия на входе или выходе любого блока, автоматически преобразует его данные к логическому типу.

Результаты арифметических операций берутся по модулю 65535. Это означает, что если результат операции превысил 65535, то из него автоматически вычитается 65536. А если результат оказался меньше нуля, то к нему прибавляется 65535 и еще единица.

Например:	65535 + 1 = 0		1 – 2 = 65535
	65535 + 2 = 1		1 – 3 = 65534
	65500 + 122 = 86		117 – 259 = 65294

Управление ресурсами контроллера

Для того, чтобы разработанная пользователем функциональная диаграмма могла использовать данные физических входов контроллера и изменять состояние его физических выходов, получать и передавать данные по интерфейсам передачи данных, или хотя бы просто изменять состояние встроенного светодиода контроллера, диаграмму и ресурсы контроллера необходимо связать между собой.

В контроллере CANNY7 доступ к аппаратным ресурсам из пользовательского приложения, реализован в форме чтения и записи данных по определенным адресам (регистрам) отображающим состояние этих ресурсов.

Ресурсы контроллера требуют определенного порядка доступа. Например, в самом простом случае, чтобы включить встроенный светодиод контроллера, достаточно передать по определенному адресу «1», а чтобы выключить «0». Но уже для того, чтобы использовать универсальный внешний канал контроллера для управления реле, его необходимо предварительно его инициализировать, записав значение требуемого режима его работы в адрес его конфигурации. Лишь после этого появляется возможность, устанавливая «1», или «0» в адрес выходного значения канала, управлять электрическим потенциалом данного канала контроллера.

Так будет выглядеть приведенная ранее диаграмма управления светофором железнодорожного переезда, после привязки к ресурсам контроллера. Такая диаграмма уже полностью пригодна для записи в ПЛК и управления реальным оборудованием.

Список адресов всех доступных пользователю ресурсов контроллера находится в справочнике адресов CannyLab, который доступен пользователю через контекстное меню при назначении входов и выходов типа «Адрес» функциональных блоков.

Конфигурация определенных ресурсов контроллера требует использования специальных констант, все они поименованы и собраны в списке констант CannyLab, который доступен пользователю при назначении входов типа «Константа» функциональных блоков.

Подробное описание ресурсов CANNY 7 и порядка доступа к ним, рассматривается в справочном руководстве по контроллеру.