Programmable PLC

Proiect realizat în colaborare cu studentul Anastasiu Alexandru Ioan, de la Facultatea de Inginerie Industrială și Robotică, anul II.

Proiectul își propune transformarea unui microcontroller ESP32 într-un PLC care să poată controla roboți industriali, mai exact Mitsubishi RV-E3J și RV-E2, prin intermediul programelor scrise conform standardului IEC 61131-3. Ideea a pornit de la existența celor doi roboți și lipsa unui PLC pentru a îi programa. Cum unul din comerț poate deveni destul de scump, ne-am propus să facem unul propriu. Consider că este un proiect util în primul rând din scop educațional, deoarece îmi permite să pun în practică multe dintre cunoștiințele obținute la facultate.

La modulul ESP32 am adăugat două block-uri de extendere de I/O, pe care le vom folosi ca Output. Am păstrat câțiva pini pe microcontroller pentru Input. Interpretarea programelor în Structured Text se va desfășura în felul următor: programatorul va scrie codul conform standardului (la care am adăugat mici modificări pentru a ne permite scrierea și citirea pe pinii plăcuței), după care acesta va fi trecut printr-un parser care va scrie cod echivalent in Web Assembly. După aceea, codul nou obținut va fi compilat, iar rezultatul compilării va fi încărcat în memoria plăcuței și interpretat.

Componente Hardware:

1x ESP32
1x eeprom
1x RTC
2x I2C I/O extender
32x relee solid-state
12x amplificatoare operationale
Rezistori si condensatori de decuplare

Pentru a avea acelasi numar de intrari si iesiri ca un PLC normal, am folosit block-uri de extendere de I/O. Main configuration Output Block Input Block

Mediu de dezvoltare: -IntelliJ, cu plugin-ul de ANTLR
-Visual Studio Code
-Wasm3
-FreeRTOS

Interpretor de Structured Text

Structured Text este unul din limbajele acceptate pentru programarea PLC-urilor. Pentru a ramane fideli conceptului de PLC, am ales sa il folosim si noi in scrierea de programe pentru PLC-ul nostru. Pentru ca microprocesorul de pe ESP32 sa il inteleaga, am creat, prin intermediul ANTLR, un parser pentru acest limbaj, care imi transfera codul in Web Assembly. Dupa aceasta transformare, este usor sa ii verific corectitudinea si sa il compilez. Pentru a incarca codul astfel obtinut pe placuta, ma voi folosi de modulul de WiFi al acesteia pentru a incarca fisierul si de wasm3 pentru a il interpreta. Aceasta este o solutie mult mai simpla decat dacda as fi incercat sa fac de la 0 un compilator pentru structured text.

In urma realizarii proiectului, parser-ul de Structured Text reuseste sa genereze cod de WebAssembly Incarcarea programului pe placuta ESP conduce la un boot loop, ramane sa investighez motivul.

In urma acestui proiect, am inceput sa stapandesc mai bine Web Assembly si partea de gramatica a unui limbaj de programare. In acelasi timp, m-am familiarizat cu Structured Text si standardul IEC 61131, utilizat in programarea PLC-urilor.

Repo de git pentru parserul de Structured Text: https://github.com/mihaicostin34/ST_Parser

Export to PDF

Documentatie pentru Web Assembly Text: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/WebAssembly/Understanding_the_text_format
Standardul IEC 61131: https://en.wikipedia.org/wiki/IEC_61131
Datasheet ESP: https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32_datasheet_en.pdf