一种基于工业PC的软PLC控制系统

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时间:2020-01-12

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1、一种基于工业PC的软PLC控制系统首先介绍了基于PC的控制系统的发展状况以及软PLC技术的概念和组成结构。然后详细地叙述了基于工业PC的软PLC的软、硬件实现方案,最后给出了应用实例。0、引言   基于PC的控制系统是国际上继PLC和DCS之后推出的工业控制系统。目前在工业控制领域,基于PC的控制系统得到日益广泛的应用。同时由于计算机软、硬件技术的迅速发展以及工控领域国际编程标准--IEC61131-3的制定和推广应用,在工业PC上以软件技术实现PLC的功能,即软PLC技术,成为一项新兴的技术。   1、基于PC的软PLC控制系统的发展现状   1.1IEC61131-3国际编程标准[1]

2、   IEC61131国际标准的制订是软PLC技术发展的一个重要基础。为了规范工业控制领域的编程语言,20世纪90年代初,IEC(国际电工委员会)颁布了IEC61131国际标准。该标准共分八个部分,依次包括:基本概念、硬件装置和测试、编程语言标准、用户指南、通信服务规范、现场总线通信(未公布)、模糊控制语言和编程实施方针。其中IEC61131-3是PLC编程语言标准,它详细地说明了句法、语义和5种编程语言:指令表(Instruction),结构化文本(StructuredText),顺序功能图(SequentialFunctionDiagram),梯形图(LadderDiagram),功能

3、块图(FunctionBlockDiagram)。在这五种编程语言中,指令表和结构化文本是文本语言,易于实现一些复杂的算法;顺序功能图、梯形图和功能块图是图形语言,它们则擅长处理逻辑控制。同时该标准还允许在同一项目中,使用多种语言进行混合编程,而且支持POU(程序组织单元)的重复使用,为不同知识背景的编程人员提供了方便。   1.2基于PC的软PLC控制系统的发展现状[4]   目前,国外许多工业控制系统开发商正在发展基于PC的控制系统,推出了符合IEC61131-3标准的产品。在国内市场上常见的控制产品有:法国CJInternational公司的ISaGRAF,德国KW公司的MULTIP

4、ROG,BECKHOFF公司的TWinCAT以及SOFTPLC公司的SoftPLC等。作为典型的基于PC的控制系统,西门子公司的WinAC在国内得到了广泛的应用。   1.3基于PC的软PLC控制系统的优点   软PLC基于PC机,建立在PC机的软、硬件平台之上,因此具有PC机的优点和PLC的特性。·具有良好的开放性。全面支持Windows、Linux等操作系统,通过OPC或DDE等通信方式易于与第三方的产品集成运行。其硬件结构不再封闭,用户可以选择不同的I/O模块来满足自己的要求。·具有广泛的兼容性。软PLC的技术是基于IEC61131-3标准的,用户在掌握了标准语言后,开发比较容易。由

5、于该标准继承了传统PLC的编程方式,因此不同知识背景的工程人员容易接受和使用。·可以节省投资。与传统的PLC解决方案相比,基于PC的软PLC由于其良好的开放性和兼容性,可以大大减少设备投资和系统的集成费用。·性价比日益提高。PC处理器的速度日益提高,充分利用CPU的超强速度容易实现数据处理、多回路调节和多任务。   基于以上原因,许多学者就软PLC控制系统的实现方案作了相应的探讨,在此,笔者设计了一种基于工业PC的软PLC控制系统。   2、基于工业PC的软PLC控制系统的实现   2.1系统的硬件结构搭建   该软PLC控制系统的硬件平台选用的是凌华PACK-610工业计算机,I/O板卡

6、分别选用的是研华公司的PCI-1710,PCL-720和中泰公司的PC6311。在工业PC中可以驱动多块板卡,根据被控对象而定。系统结构如图1。图1系统结构图   2.2软PLC系统的软件实现   该软PLC系统由编程系统和运行系统构成。编程系统用来完成PLC应用程序的开发,运行系统负责对整个系统的管理和对应用程序的执行。由于编程系统和运行系统运行于同一台工控机,所以两者之间的通信采用了动态连接库(DLL)函数的方法实现数据交换。系统整体框图如图2。图2软PLC系统框图   (1)编程系统   按照IEC61131-3的标准,编程系统中提供了对整个工程的管理、资源配置和POU(程序组织单元

7、)的编辑调试功能。POU包括程序、功能块和函数,其中程序可以调用程序、功能块和函数;功能块可以调用功能块和函数;函数可以互相调用。   工程管理功能提供了整个工程所需文件的管理,在这个工程中可以同时用五种语言编程来实现控制功能。POU编辑功能包含两个窗口:一个是变量定义窗口,在此用户可以声明POU所需的元素,这些变量包含局部变量、外部变量,而且用户还可以声明相应的功能块和函数的名称。另外一个窗口则是程序的编辑窗口,用户在

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