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软PLC控制技术综述

时间:12-12 来源:互联网 点击:

NT中,也可用带实时扩展子系统的软件,提高实时控制性能。如果对控制器的可靠性和控制性能要求较高,可选择插槽式PLC,因为它拥有自己的操作系统,有可靠的数据存储和准确的重新启动功能。

(三)应用特点

应用特点为:①体现了IPC,PLC和DOC先进技术的集成。可充分利用PC平台上的硬件和软件资源,使控制系统更具特色;②系统更开放,应用更方便。软件PLC通过自己开发工具提供的OPC功能和Active控件,既可连接Office软件,也可连接用VB,VC开发的软件;③基于PC+现场总线+分布式IO的控制系统简化了复杂控制系统的体系结构,提高了通信效率和速度,降低了投资成本。

三、技术优势及其发展的制约因素

(一)技术优势

软PLC解决了传统PLC的兼容性差、通用性差等问题,具有多方面的优势。

  1. 软PLC的硬件体系结构不再封闭,用户可以自己选择合适的硬件组成满足要求的软PLC。
  2. 传统PLC的指令集是固定的,而实际工业应用中可能需要定义算法。软PLC指令集可以更加丰富,用户可以使用符合标准的操作指令。
  3. PC机厂家的激烈竞争使得基于PC机的软PLC的性价比得以提高。
  4. 传统PLC限制在几家厂商生产,具有私有性,因此很难适应现有标准计算机网络,常常是PLC与计算机处在不同类型的网络中。软PLC不仅能加入到已存在的私有PLC网络中,而且可以加入到标准计算机网络中。这使得现有计算机网络的很多研究成果很容易地应用到PLC控制技术中。
  5. 软PLC的技术是基于IEC61131-3标准的,因此在掌握标准语言后开发就比较容易。

(二)发展的制约因素

尽管软PLC技术具有很大的发展潜力,但是这项技术的实现需要解决一些重要的问题。其中主要是以PC为基础的控制引擎的实时性问题。软PLC首选的操作系统是WindowsNT,但是它并不是一个硬实时的操作系统。传统PLC具有硬实时性,正因为如此它才能提供快速、确定而且可重复的响应。而要让WindowsNT具有硬实时性,必须对它进行扩展,使得PC的控制任务具有最高的优先级,不因为NT的系统功能和用户程序的调用而被抢占。现在,我们可以通过一些方法将实时性能加入到NT系统中去。比如,修改NT的硬件抽象层,或者NT与一种经过实用验证的硬实时操作系统组合。另外,WindowsCE等操作系统具有了NT在硬实时性方面所不具备的特性。在实际开发中也可使用其他的操作系统作为平台。

四、软PLC技术应用控制方案

根据软PLC运行的硬件平台的不同,其控制功能的实现方案有以下三种。

1.基于IPC或EPC的控制方案

在这种控制应用方案中,系统的软件平台可以采用WindowsNT,WindowsCE或Linux等,通用IO板卡和IO接线端子板(或现场总线卡、现场总线以及远程IO模块)负责与工业控制现场打交道。采集上来的输入信号被软PLC运行系统处理,软PLC开发系统(编程器)编写的控制应用程序也被软PLC运行系统解释执行,最后将处理后的信号输出到本地(或远程)控制现场完成相应的本地控制(或远程控制)功能,及其控制方案和过程。

2.基于嵌入式控制器或智能控制器的控制方案

嵌入式控制器是一个超小型计算机系统,一般没有显示器,其软件平台是嵌入式操作系统(如WindowsCE)。在这种控制方案中,软PLC运行系统可以作为一个固件被安装到嵌入式控制器中,开发系统编写的应用程序通过RS232或TCPIP协议下载到此控制器中,因此整个系统就如同一个黑盒子运行并完成指定的控制功能。

3.基于传统PLC的控制方案。在这种方案中,传统PLC将只作为一个硬件系统平台,将软PLC运行系统安装到此传统PLC硬件中,然后将开发系统编写的PLC应用程序下载到此硬件系统并运行,即可实现PLC的控制功能。

五、结束语

软PLC技术相对于传统PLC,以其开放性、灵活性和较低的价格占有很大优势。它简化了工厂自动化的体系结构,把控制、通信、人机界面及各种特定的应用全都合为一体,运用于同一个硬件平台上。软PLC技术也存在着一些问题,例如,由于软PLC的运行环境是Windows操作系统,所以实时性不强;定时器最大存在一个扫描周期的误差;扫描周期较长等。但是,这些问题可以通过改变运行环境、改进执行算法等方法加以解决。只要它们能实现控制的时间确定性,即保证能以时间高度一致的方式执行控制指令序列,并具有可预测的结果或行为。软PLC在未来的工业电气控制中定会占据重要的席位。成为继现场总线技术发展的新亮点。

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