軟PLC

傳統PLC的生產被幾家廠商所壟斷,造成PLC的性價比增長很緩慢。這些問題都成了制約傳統PLC發展的因素。近年來,隨著計算機技術的迅猛發展以及PLC方面國際標準的制定,一項打破傳統PLC局限性的新興技術發展起來了,這就是軟PLC技術

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技術形成背景

20世紀90年代後期,人們逐漸認識到,傳統PLC(本文簡稱硬PLC)自身存在著這樣那樣的缺點:難以構建開放的硬體體系結構;工作人員必須經過較長時間的專業培訓才能掌握某一種產品的編程方法。軟PLC的特徵是:在保留PLC功能的前提下,採用面向現場匯流排網路的體系結構,採用開放的通信接口,如乙太網、高速串口等;採用各種相關的國際工業標準和一系列的事實上的標準;全部用軟體來實現傳統PLC的功能。
近年來,隨著工業控制領域IEC61131-3 標準的制定和實施,一項新的控制技術——軟體PLC 迅速發展。所謂軟體PLC,即以通用作業系統和 PC為軟硬體平台,用軟體實現傳統硬體PLC 的控制功能,即,將PLC 的控制功能封裝在軟體內,運行於PC環境中。這樣的控制系統在實現硬體PLC 相同功能的同時,也具備了PC機的各種優點。
軟體PLC 系統是由開發系統和運行系統兩部分組成,軟體PLC 開發系統實際上就是集編輯、調試和編譯與一體的PLC編程器,其中編譯部分是開發系統的核心

開發系統

軟PLC開發系統實際上就是帶有調試和編譯功能的PLC編程器,此部分具備如下功能:①程式語言標準化,遵循IEC61131-3標準,支持多語言編程(共有5種編程方式:IL,ST,LD,FBD和SFC),程式語言之間可以相互轉換;②豐富的控制模組,支持多種PID算法(如常規PID控制算法、自適應PID控制算法、模糊PID控制算法、智慧型PID控制算法等等),還包括目前流行的一些控制算法,如神經網路控制;③開放的控制算法接口,支持用戶嵌入自己的控制算法模組;④仿真運行,實時線上監控,線上修改程式和編譯;⑤強大的網路功能。支持基於TCPIP網路,通過網路實現PLC遠程監控,遠程程式修改。

套用特點

1、軟PLC運行系統
這一部分是軟PLC的核心,完成輸入處理、程式執行、輸出處理等工作。通常由IO接口、通信接口,系統管理器、錯誤管理器、調試核心和編譯器組成:①IO接口,可與任何IO系統通信,包括本地IO系統和遠程IO系統,遠程IO主要通過現場匯流排InterBus,ProfiBus,CAN等實現;②通信接口。通過此接口使運行系統可以和開發系統或HMI(或MMI)軟體按照各種協定進行通信,如下載PLC程式或進行數據交換;③系統管理器,處理不同任務和協調程式的執行,而且從IO映像讀寫變數;④錯誤管理器,檢測和處理程式執行期間發生的各種錯誤;⑤調試核心,提供多個調試函式,如重寫、強制變數、設定斷點、設定變數和地址狀態;⑥編譯器,通常開發系統將編寫的PLC源程式編譯為中間代碼,然後運行系統的編譯器將中間代碼翻譯為與硬體平台相關的機器可執行代碼(即目標碼)。
2、軟plc的套用特點
套用特點為:①體現了IPC,PLC和DOC先進技術的集成。可充分利用PC平台上的硬體和軟體資源,使控制系統更具特色;②系統更開放,套用更方便。軟體PLC通過自己開發工具提供的OPC功能和Active控制項,既可連線Office軟體,也可連線用VB,VC開發的軟體;③基於PC+現場匯流排+分散式IO的控制系統簡化了複雜控制系統的體系結構,提高了通信效率和速度,降低了投資成本。

技術優勢

1、軟PLC技術優勢
軟PLC的硬體體系結構不再封閉,用戶可以自己選擇合適的硬體組成滿足要求的軟PLC。
傳統PLC的指令集是固定的,而實際工業套用中可能需要定義算法。軟PLC指令集可以更加豐富,用戶可以使用符合標準的操作指令。
PC機廠家的激烈競爭使得基於PC機的軟PLC的性價比得以提高。
傳統PLC限制在幾家廠商生產,具有私有性,因此很難適應現有標準計算機網路,常常是PLC與計算機處在不同類型的網路中。軟PLC不僅能加入到已存在的私有PLC網路中,而且可以加入到標準計算機網路中。這使得現有計算機網路的很多研究成果很容易地套用到PLC控制技術中。
軟PLC的技術是基於IEC61131-3標準的,因此在掌握標準語言後開發就比較容易。
2、制約軟PLC發展的因素
儘管軟PLC技術具有很大的發展潛力,但是這項技術的實現需要解決一些重要的問題。其中主要是以PC為基礎的控制引擎的實時性問題。軟PLC首選的作業系統是WindowsNT,但是它並不是一個硬實時的作業系統。傳統PLC具有硬實時性,正因為如此它才能提供快速、確定而且可重複的回響。而要讓WindowsNT具有硬實時性,必須對它進行擴展,使得PC的控制任務具有最高的優先權,不因為NT的系統功能和用戶程式的調用而被搶占。現在,我們可以通過一些方法將實時性能加入到NT系統中去。比如,修改NT的硬體抽象層,或者NT與一種經過實用驗證的硬實時作業系統組合。另外,WindowsCE等作業系統具有了NT在硬實時性方面所不具備的特性。在實際開發中也可使用其他的作業系統作為平台。

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