嵌入式軟PLC設(shè)計和探究

1、嵌入式軟plc設(shè)計和探究摘要：隨著asic技術(shù)的發(fā)展，基于arm處理器 與linux系統(tǒng)的嵌入式軟plc開發(fā)技術(shù)也得到了很大的發(fā) 展。文中簡單介紹了嵌入式軟plc的發(fā)展現(xiàn)狀，并分析了嵌 入式軟plc系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及優(yōu)缺點。嵌入式軟plc系統(tǒng)的組 成包括開發(fā)系統(tǒng)與運行系統(tǒng)，其中開發(fā)系統(tǒng)的作用是將程序 翻譯成目標代碼，而運行系統(tǒng)的作用則是加載目標代碼，按 照目標代碼而執(zhí)行指令，實現(xiàn)相關(guān)的控制功能。關(guān)鍵詞：嵌入式軟plc系統(tǒng) 傳統(tǒng)plc編程iec61131-3一、引言嵌入式系統(tǒng)是一個嵌入到對象體系中的專用的計算機 系統(tǒng)，主要應(yīng)用與各種類型的信號處理與控制。當前在國防、 國民經(jīng)濟以及社會生活的各領(lǐng)域都得

2、到了廣泛的應(yīng)用，工業(yè) 控制、機器人等等領(lǐng)域，對各行各業(yè)的技術(shù)改進、產(chǎn)品更新 換代、提高生產(chǎn)率各方面也都起到了積極的推動作用。傳統(tǒng)的plc可靠性較高，而且體積小，但是資源很少擴 展能力弱，但是基于pc機的軟plc技術(shù)卻很好的彌補了傳 統(tǒng)plc的缺點，但是卻又缺少了可靠性這一優(yōu)點。新一代的 plc將plc的可靠性、pc機的開放架構(gòu)以及多資源這些優(yōu)點 集中于一體，涵蓋了 plc用戶的多種需要。嵌入式軟plc技術(shù)是指由軟plc技術(shù)與嵌入式系統(tǒng)相結(jié) 合而由此而產(chǎn)生的高新技術(shù)。繼承了嵌入式系統(tǒng)體積小以及 反應(yīng)快的優(yōu)點，同時也克服了傳統(tǒng)plc的不能通用的特性等 弊端。嵌入式軟plc將自動化專業(yè)知識，用高附加

3、值的方式 在嵌入式行業(yè)規(guī)模經(jīng)濟基礎(chǔ)上加以發(fā)展提高，比傳統(tǒng)的plc 結(jié)構(gòu)更加開放，也更加利于自動化的橫向通信與縱向通信。二、嵌入式軟plc系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)嵌入式軟plc系統(tǒng)一般由開發(fā)系統(tǒng)與運行系統(tǒng)兩個部分 組成。1. 開發(fā)系統(tǒng)需完成的主要任務(wù)就是應(yīng)用程序的編程與 編譯調(diào)試。1. 1嵌入式軟plc系統(tǒng)是以iec31131標準的基礎(chǔ)之上發(fā) 展起來的，所以開發(fā)系統(tǒng)一般都這可以支持iec61131-3中 的一種或者多種語言。1.2編譯器是開發(fā)系統(tǒng)中的一個比較重要的部分。編譯 程序的主要作用是將用高級語言編寫的源程序編譯成和它 等價的低級語言目標程序。編譯過程主要包括此法分析、語 法分析、語義分析、中間代碼生成

4、、代碼有限以及目標代碼 生成這6個階段。1. 3嵌入式軟plc系統(tǒng)支持通過圖形化語言進行開發(fā)。 iec61131-3標準里定義了三類圖形化語言：fdb、ld、sfc。 ld語言是一類類匯編的文本語言，很容易將它編譯成機器語 言。1.4開發(fā)系統(tǒng)的調(diào)試技術(shù)：調(diào)試功能是嵌入式軟plc開 發(fā)系統(tǒng)的一個很重要的部分。調(diào)試功能要求可以支持在程序 的源文件的任何程序語句上設(shè)置斷點，并在該段點上打印設(shè) 置程序中所需的變量。這種功能要以交互方式完成，并以調(diào) 試時顯示合適的源代碼的行號的形式來實現(xiàn)。2運行系統(tǒng)是軟plc控制系統(tǒng)的核心組成，用于完成系 統(tǒng)的配置、輸入信號的處理、程序的執(zhí)行以及控制信號的輸 出等操作。

5、運行系統(tǒng)可以通過rs232、rs485、tcp/ip或者是modbus 等通信協(xié)議以實現(xiàn)與hmi軟件的通信，最終構(gòu)成監(jiān)控與數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)。嵌入式軟plc控制功能的實現(xiàn)需和相應(yīng)的i/o模 塊或者現(xiàn)場總線相配合。嵌入式軟plc的運行系統(tǒng)首先是從開發(fā)系統(tǒng)上吧應(yīng)用程 序目標diamante下載到本地目錄，隨后10模塊與現(xiàn)場總線 將現(xiàn)場所采集到的信號輸入到系統(tǒng)中。運行系統(tǒng)則通過對輸 入的信號進行預(yù)處理，然后執(zhí)行應(yīng)用程序，最后再通過i/o 模塊與現(xiàn)場總線輸出對應(yīng)的控制信號，從而最終完成既定的 控制功能。另外，需要補充的一點是嵌入式軟plc系統(tǒng)較為理想的 硬件設(shè)備應(yīng)該具備運算能力強以及程序容量大和接口豐富

6、的特點，因此，通常plc系統(tǒng)選擇的硬件平臺是工業(yè)pc或 者嵌入式pc。嵌入式軟plc技術(shù)擁有巨大的發(fā)展前景。從最根本的角 度而言，它簡化了工程的自動化體系結(jié)構(gòu)，將控制和通信以 及各種的特定應(yīng)用合為一體，運用到了同一個的硬件平臺。 相對于較傳統(tǒng)的plc,他則以開放性以及靈活性和低廉的價 格占有了很大的優(yōu)勢。嵌入式軟plc的產(chǎn)品可以被廣泛應(yīng)用 到數(shù)據(jù)采集、木材加工、醫(yī)藥以及檢測設(shè)備、包裝工業(yè)等場 合。三、嵌入式軟plc系統(tǒng)的通信1. 嵌入式軟plc系統(tǒng)的通信接口嵌入式軟plc系統(tǒng)中，開發(fā)系統(tǒng)與運行系統(tǒng)是運行在不 同的硬件平臺之上，因此兩個系統(tǒng)之間需要通信才能保持好 協(xié)調(diào)工作。此外，嵌入式軟plc系

7、統(tǒng)通常應(yīng)用于控制工業(yè)現(xiàn) 場的設(shè)備，因此在運行系統(tǒng)與現(xiàn)場i/o設(shè)備之間也要進行通 信。開發(fā)系統(tǒng)有一個通信接口使用在與運行系統(tǒng)的通信，而 運行系統(tǒng)則需要有兩個通信接口，一個是和開發(fā)系統(tǒng)的聽 信，另一個則是用于與現(xiàn)場i/o設(shè)備的通信。2. modbus通信協(xié)議嵌入式軟plc系統(tǒng)常用的通信協(xié)議包括modbus、tcp/ip、 rs232以及rs485。tcp/ip是互聯(lián)網(wǎng)的標準協(xié)議，使用也最 為廣泛。rs232與rs485是兩個常見的通信接口協(xié)議，常常 用在i/o設(shè)備的通信之中。modbus是m0dic0n公司為其自己 的plc設(shè)計的一個通信協(xié)議。通過24中總線命令實現(xiàn)plc 外界的信息交換。數(shù)據(jù)傳輸

8、是主/從式，報文形式為請求/響 應(yīng)幀方式。四、嵌入式軟plc技術(shù)的優(yōu)點嵌入式軟plc技術(shù)是嵌入式系統(tǒng)與軟plc技術(shù)的完美結(jié) 合。嵌入式軟plc技術(shù)既擁有軟plc技術(shù)的優(yōu)點，又繼承了 嵌入式系統(tǒng)的長處。它具有以下優(yōu)點：1嵌入式軟plc系統(tǒng)具有較開放的硬件體系結(jié)構(gòu)，用戶 可以根據(jù)子的需要自由選擇合適的硬件平臺來構(gòu)建滿足用 戶需求的控制系統(tǒng)。2. 嵌入式軟plc系統(tǒng)的指令集相比于傳統(tǒng)plc的指令集 更加的豐富，大大方便了用戶去編寫工業(yè)控制程序。3由于嵌入式芯片技術(shù)的款速發(fā)展，嵌入式軟plc產(chǎn)品 的性價比得到了飛速的發(fā)展。4. 嵌入式軟plc系統(tǒng)具有較為開放的架構(gòu)與標準，產(chǎn)品 可同時加入到plc網(wǎng)絡(luò)和

9、標準的計算機網(wǎng)絡(luò)中。這是現(xiàn)有計 算機網(wǎng)絡(luò)的很多研究的成果可以很容易的應(yīng)用于plc控制技 術(shù)中。5. 嵌入式軟plc技術(shù)是基于iec61131-3語言標準，所 以程序開發(fā)較為方便，利于復用，能夠縮短產(chǎn)品研發(fā)周期， 調(diào)試與維護也比較方便。五、結(jié)束語通過上文中對嵌入式軟plc系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及通信接口協(xié) 議的分析，以及與傳統(tǒng)plc分析，可知嵌入式軟plc技術(shù)是 一個前景廣闊的研究領(lǐng)域，同樣也是一個研究熱點。但是目 前我國的軟plc技術(shù)還不夠成熟，軟plc技術(shù)在裁剪配置嵌 入式操作系統(tǒng)以及如何提高運行系統(tǒng)的可移植性等方面都 有待于研究和提高。參考文獻1 吳玉香，周軍霞，嵌入式軟plc系統(tǒng)的研究和實現(xiàn). 計算機工程.2009. 10.2 姜娟，風平，康繼昌.嵌入式軟plc開發(fā)系統(tǒng)研究. 科學技術(shù)與工程.2011.3 黃延延，林躍，于海斌.軟plc技術(shù)研究與實現(xiàn)