1、软件PLC控制技术The control technology of Software PLC丁文彬机械14-1目录content研究概述研究框架研究方法主要结论分析与讨论结语1研究概述国内研究国外研究开放式数控系统是当前数控技术研究的热点。在发展高速高效高精度及智能化等性能的同时,功能的发展也要求越来越强。具体体现在尽量用软件来实现数控的所有功能,使硬件规模达到最小化。以PC为硬件平台,用软件来实现PLC（Programmable Logic Controller）的功能成为开放式数控系统中PLC的发展趋势。软PLC编译程序和模拟运行程序运行效率较高,显示出了硬PLC不可比拟的优越性,非常适
2、合应用于开放式数控系统中。1研究概述国内研究国外研究传统PLC可靠性高、抗干扰能力强、专用化和模块化，适用于恶劣的控制现场，在工业控制领域得到广泛应用。缺点:难以构建开放的硬件体系结构;编程方式不通用;传统PLC的生产被几家厂商所垄断,造成PLC的性价比增长很缓慢。由于计算机技术的迅猛发展以及PLC方面的国际标准IEC61131-3的制定和实施,一项打破传统PLC局限性的新兴技术发展起来了,按照国际标准，充分利用工业控制计算机IPC或嵌入式计算机EPC的硬件和软件资源，全部用软件来实现传统PLC的功能，这就是软PLC技术。1研究概述国内研究国内研究国外研究东南大学开发的面向DCS 控制组态软件
3、中包含一些软PLC功能，它只是DCS系统的一部分，不能独立运行。华中科技大学机械系开发的数控内嵌式PLC 具有软PLC 的特点，但功能单一，不能作为独立系统运行，且无联网通讯能力。清华大学制造工程研究所研制了一种基于RT Linux实时操作系统的软件 PLC，既可以作为一个独立模块和不同的CNC 系统协同工作，也可以嵌入到数控系统内部运行在同一台计 算 机 上，其 实 时 性 和 可 靠 性 已 经得到了验证。国家数控系统工程与研究中心开展了开放式数控系统中的软件PLC 技术研究，提出了一种基于开放式数控系统的嵌入式软件 PLC子系统的实现方法，给出了一个软件PLC 的结构模型，并对PLC的梯
4、形图程序编程环境、梯形图程序与语言程序的相互转换、PLC程序执行等软件部件的设计和开发进行了研究。清华大学其他华中科技大学东南大学1研究概述SoftPLC是一种基于IPC或EPC的软逻辑控制软件，主要用于工业控制领域中的开关逻辑控制、顺序控制、模拟量控制、闭环过程控制(PID控制）等。究IPC（工业控制计算机、Industnal PC）稳定性强、可靠性高、抗干扰能力强实时性好。EPC（嵌入式计算机、Embedded PC）：集成度高、体积小、反应速度快、智能化、稳定性强、可靠性高、抗干扰能力强、实时性好。与通用PC相比,IPC和EPC非常适用于在环境恶劣的工业控制现场工作。嵌入式系统通常由EP
5、C或嵌入式控制器(也称智能控制器)和嵌入式软件组成，Microsoft公司推出的Windows CE就是一个嵌入式操作系统，而SoftPLC可以作为一个嵌入式应用程序运行在嵌入式系统中。IEC 1131-3是IEC 1131国际标准的第三部分，也是工业控制编程唯一的国际标准2研究框架框架结构数据采集与信号输出软PLC开发系统软PLC运行系统2研究框架IEC61131-3标准软PLC基于PC机,建立在一定操作系统平台之上,通过软件方法实现传统PLC的计算、控制、存储以及编程等功能,通过I/O模块以及现场总线等物理设备完成现场数据的采集以及信号的输出。根据传统PLC的组成结构,软PLC系统由开发系
6、统和运行系统两部分组成。也可分为编辑环境和运行环境两部分。12基于IPC或EPC的控制方案基于嵌入式控制器基于传统PLC的控制方案软 P L C技 术应 用 控制方案2研究框架2研究框架123软PLC开发系统3C+、MFCPLC程序编辑模块PLC程序编译模块仿真模块梯形图编辑指令表编辑梯形图转指令表语法检查PLC程序编译仿真执行3软PLC开发系统PLC程序编辑模块梯形图元素类(CSoftPLCEIe类)class CSoftPLCEle:public CObjcct public:CSoftPLCEIe(int nRow,int nCol,int nIDbitmap,CString sLabc
7、l);/构造函数 void DrawBitmap(CDC*pDC);/绘制函数 protected:int m_nIDbitmap;/梯形图位图ID CString strLabcl;/梯形图的标号 int m_nRow;/元素所在行 int m_ nCol;/元素所在列;3软PLC开发系统PLC程序编辑模块梯形图文档类(CSoftPLCDoc类)class CSoftPLCDoc:public CDocumcnt/梯形图文档类 protected:CSoftPLCDoc();/默认构造函数 int m_nRowNum;/梯形图行数 public:CTypedPtrList m_plcList
8、/行双向链表CSoftPLC*NewSoftPLC(int nRow);/生成一个新的行void RemovePreSoftPLC(int nRow);/删除行函数void InsertSoftPLC(int nRow,CSoftPLC*pNewSoftPLC);/插入行函数;3软PLC开发系统PLC程序编译模块（1）解释程序按梯级来解释PLC程序;（2）每个梯级由若干个分支块组成，程序将按照顺序对其逐一进行解释;（3）解释过程中，构造两个变量，一个用于存储分支块的逻辑值，另一个用于存储分支块前面语句的逻辑值;（4）解释完一个分支块，将两个逻辑值做一次运算，按这样循环，直至解释完一个梯级，最
9、后将运算后的逻辑值输出。4软PLC运行系统这一部分是软PLC的核心,完成输入处理、程序执行、输出处理等工作。通常由I/O接口、通信接口,系统管理器、错误管理器、调试内核和编译器组成:I/O接口,可与任何I/O系统通信,包括本地I/O系统和远程I/O系统,远程I/O主要通过现场总线InterBus,ProfiBus,CAN等实现;通信接口。通过此接口使运行系统可以和开发系统或HM I(或MM I)软件按照各种协议进行通信,如下载PLC程序或进行数据交换;系统管理器,处理不同任务和协调程序的执行,而且从I/O映像读写变量;错误管理器,检测和处理程序执行期间发生的各种错误;调试内核,提供多个调试函数
10、如重写、强制变量、设置断点、设置变量和地址状态;编译器,通常开发系统将编写的PLC源程序编译为中间代码,然后运行系统的编译器将中间代码翻译为与硬件平台相关的机器可执行代码(即目标码)。4软PLC运行系统4软PLC运行系统4软PLC运行系统主要结论开放性开放的硬件体系结构自定义丰富的指令集、可重定义的算法标准性通用化、标准化软PLC是工业控制领域的发展方向之一4结语1欧阳三泰,周琴,欧阳希.软PLC控制技术综述J.电气传动,2005,09:52-54.2周峰,王新华,李剑峰,温燕杰,张威.软PLC编辑系统的设计与实现J.计算机工程与应用,2005,07:111-113.3付应红,李晓帆,项进解.软PLC(SoftPLC)技术、产品及控制方案探讨J.微计算机信息,2000,05:27-29.4李爽.基于开放式数控系统的软PLC开发系统的研究及 实现D.哈尔滨工业大学,2006.6参考文献THANKS感谢老师的批评与指正
