嵌入式軟PLC 的設計與研究

一.引言

嵌入式系統是一個嵌入到對象體系中的專用的計算機系統，主要應用與各種類型的信號處理與控制.當前在國防.國民經濟以及社會生活的各領域都得到了廣泛的應用，工業控制.機器人等等領域，對各行各業的技術改進.產品更新換代.提高生產率各方面也都起到了積極的推動作用.

傳統的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 技術卻很好的彌補了傳統PLC 的缺點，但是卻又缺少了可靠性這一優點.新一代的PLC 將PLC 的可靠性.PC 機的開放架構以及多資源這些優點集中于一體，涵蓋了PLC 用戶的多種需要.

嵌入式軟PLC 技術是指由軟PLC 技術與嵌入式系統相結合而由此而產生的高新技術.繼承了嵌入式系統體積小以及反應快的優點，同時也克服了傳統PLC 的不能通用的特性等弊端.嵌入式軟PLC 將自動化專業知識，用高附加值的方式在嵌入式行業規模經濟基礎上加以發展提高，比傳統的PLC 結構更加開放，也更加利于自動化的橫向通信與縱向通信.

二.嵌入式軟PLC 系統的結構

嵌入式軟PLC 系統一般由開發系統與運行系統兩個部分組成.

1.開發系統需完成的主要任務就是應用程序的編程與編譯調試.

1.1 嵌入式軟PLC 系統是以IEC31131 標準的基礎之上發展起來的，所以開發系統一般都這可以支持IEC61131-3 中的一種或者多種語言.

1.2 編譯器是開發系統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.代碼有限以及目標代碼生成這6 個階段.

1.3 嵌入式軟PLC 系統支持通過圖形化語言進行開發.

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 開發系統的調試技術：調試功能是嵌入式軟PLC 開發系統的一個很重要的部分.調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置斷點，并在該段點上打印設置程序中所需的變量.這種功能要以交互方式完成，并以調試時顯示合適的源代碼的行號的形式來實現.

2.運行系統是軟PLC 控制系統的核心組成，用于完成系統的配置.輸入信號的處理.程序的執行以及控制信號的輸出等操作.

運行系統可以通過RS232.RS485.TCP/IP 或者是Modbus 等通信協議以實現與HMI 軟件的通信，最終構成監控與數據采集系統.嵌入式軟PLC 控制功能的實現需和相應的I/O 模塊或者現場總線相配合.

嵌入式軟PLC 的運行系統首先是從開發系統上吧應用程序目標diamante 下載到本地目錄，隨后IO 模塊與現場總線將現場所采集到的信號輸入到系統中.運行系統則通過對輸入的信號進行預處理，然后執行應用程序，最后再通過I/O 模塊與現場總線輸出對應的控制信號，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 系統較為理想的硬件設備應該具備運算能力強以及程序容量大和接口豐富的特點，因此，通常PLC 系統選擇的硬件平臺是工業PC 或者嵌入式PC.

嵌入式軟PLC 技術擁有巨大的發展前景.從最根本的角度而言，它簡化了工程的自動化體系結構，將控制和通信以及各種的特定應用合為一體，運用到了同一個的硬件平臺.相對于較傳統的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勢.嵌入式軟PLC的產品可以被廣泛應用到數據采集.木材加工.醫藥以及檢測設備.包裝工業等場合.

三.嵌入式軟PLC 系統的通信

1.嵌入式軟PLC 系統的通信接口

嵌入式軟PLC 系統中，開發系統與運行系統是運行在不同的硬件平臺之上，因此兩個系統之間需要通信才能保持好協調工作.此外，嵌入式軟PLC 系統通常應用于控制工業現場的設備，因此在運行系統與現場I/O 設備之間也要進行通信.開發系統有一個通信接口使用在與運行系統的通信，而運行系統則需要有兩個通信接口，一個是和開發系統的聽信，另一個則是用于與現場I/O 設備的通信.

2.Modbus 通信協議

嵌入式軟PLC 系統常用的通信協議包括Modbus.TCP/IP.RS232 以及RS485.TCP/IP 是互聯網的標準協議，使用也最為廣泛.

RS232 與RS485 是兩個常見的通信接口協議，常常用在I/O 設備的通信之中.Modbus 是MODICON 公司為其自己的PLC 設計的一個通信協議.通過24 中總線命令實現PLC 外界的信息交換.數據傳輸是主/從式，報文形式為請求/ 響應幀方式.

四.嵌入式軟PLC 技術的優點

嵌入式軟PLC 技術是嵌入式系統與軟PLC 技術的完美結合.嵌入式軟PLC 技術既擁有軟PLC 技術的優點，又繼承了嵌入式系統的長處.它具有以下優點：

1.嵌入式軟PLC 系統具有較開放的硬件體系結構，用戶可以根據子的需要自由選擇合適的硬件平臺來構建滿足用戶需求的控制系統.

2.嵌入式軟PLC 系統的指令集相比于傳統PLC 的指令集更加的豐富，大大方便了用戶去編寫工業控制程序.

3.由于嵌入式芯片技術的款速發展，嵌入式軟PLC 產品的性價比得到了飛速的發展.

4.嵌入式軟PLC 系統具有較為開放的架構與標準，產品可同時加入到PLC 網絡和標準的計算機網絡中.這是現有計算機網絡的很多研究的成果可以很容易的應用于PLC 控制技術中.

5.嵌入式軟PLC 技術是基于IEC61131-3 語言標準，所以程序開發較為方便，利于復用，能夠縮短產品研發周期，調試與維護也比較方便.

五.結束語

通過上文中對嵌入式軟PLC 系統的結構以及通信接口協議的分析，以及與傳統PLC 分析，可知嵌入式軟PLC 技術是一個前景廣闊的研究領域，同樣也是一個研究熱點.但是目前我國的軟PLC 技術還不夠成熟，軟PLC 技術在裁剪配置嵌入式操作系統以及如何提高運行系統的可移植性等方面都有待于研究和提高.