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I/O 設(shè)備

嵌入式PLC開發(fā)背景

2025China.cn   2008年08月28日
15年前,當(dāng)我用8031單片機控制PPN折彎機時,覺得匯編語言是多么神奇??!但干了十幾年的圍繞用戶工藝要求定制各類嵌入板的工作后,感覺仿佛陷入了無邊的苦海。用戶每提出一個新的小要求,我就得改程序,只要用戶有新的需求,這種工作就沒有盡頭。
  12年前,我采用數(shù)據(jù)采集卡,在IPC上用C語言實現(xiàn)了唐山熱河82米輥道窯全計算機控制。做了幾十條窯爐計算機控制系統(tǒng)后,我發(fā)現(xiàn)走入了系統(tǒng)控制的誤區(qū)。在IPC上運行實時控制算法,風(fēng)險太大;用C、VC、組態(tài)軟件編程的辛苦無人認(rèn)可。盡管硬盤、鍵盤、接口花去了大量的售后服務(wù)費用,用戶最終還是拋棄了工控機系統(tǒng)。
  而PLC以其高可靠性,十幾年來市場不斷擴大,在解決好了邏輯控制的同時,加強過程控制的功能,并增加了大量的擴展專用模塊,其應(yīng)用范圍向上擠占DCS的市場,向下覆蓋了部分嵌入式單片機應(yīng)用的市場。PLC的現(xiàn)場總線功能、支持人機界面及易學(xué)易用的梯形圖語言,讓工廠電工都易于接受。
  如果PLC能滿足用戶的工藝要求,誰還愿用需要昂貴的一次開發(fā)費用的嵌入板或不穩(wěn)定的計算機系統(tǒng)呢?幸好是假設(shè),PLC也有的短處。由于控制對象千差萬別,工藝要求五花八門,即使有大量的擴展模塊供選擇,也難以滿足特定對象的工藝要求。否則誰還會要工控嵌入板?
  今天工廠自動化人員能進(jìn)行二次開發(fā)的軟件一是組態(tài),二是梯形圖語言。這二者如果能解決的問題還用VB、VC去開發(fā),那一定是在做傻事!借助工具軟件開發(fā)各類應(yīng)用系統(tǒng),既提高了開發(fā)速度,降低開發(fā)風(fēng)險,又能節(jié)約開發(fā)費用。但組態(tài)軟件只能在PC機(或?qū)S肞C)上運行,梯形圖語言只在PLC可編程邏輯控制器中運行。制約PLC不能滿足用戶工藝要求的,不是梯形圖語言,而是PLC的硬件不夠靈活。
  嵌入式PLC軟件正是在這種困惑中開始開發(fā)的,它以PLC梯形圖語言為內(nèi)核,強化過程控制的運算能力,提供開放式擴展結(jié)構(gòu),增加網(wǎng)絡(luò)互連功能。它融合嵌入板的特殊要求,發(fā)揚PLC梯形圖語言優(yōu)勢,為特定對象控制問題的解決提供了一個通用開發(fā)平臺。
  嵌入式PLC軟件是面向單片機嵌入板的軟件設(shè)計而開發(fā)的(當(dāng)然做標(biāo)準(zhǔn)PLC很容易),解決PLC不好解決的問題(如成本、硬件支持、工藝保密等)。在開發(fā)初期,試圖在Uclinux、Uxwoek環(huán)境下開發(fā),但深入進(jìn)去發(fā)現(xiàn),要實現(xiàn)片級嵌入(8位單片機),運行Uclinux、COS/D的芯片都大了。最終開發(fā)選擇了匯編(針對51系列單片機)語言,難的是自己,但為保證應(yīng)用的穩(wěn)定性、實時性,值得!
  嵌入式PLC軟件的擴展能力體現(xiàn)在擴展接口及協(xié)議的開放性上。世界上各家的PLC生產(chǎn)商都有現(xiàn)場總線接口,如三菱的CC—Link,西門子的Profibus等。但我選擇了CANbus,一是中國的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)是DeviceNet(CANbus是其底層協(xié)議),二是CANbus在中國工控市場上已形成事實標(biāo)準(zhǔn)。
  嵌入式PLC軟件的網(wǎng)絡(luò)互連能力體現(xiàn)在嵌入式Web服務(wù)器上,其深度裁剪TCP/IP協(xié)議(僅運行TCP/IP、ICMP ARP),在遠(yuǎn)程端加載專用瀏覽器后,即可實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
  嵌入式PLC軟件提供的硬實時體現(xiàn)在用戶定制中斷系統(tǒng)干預(yù)內(nèi)核任務(wù)調(diào)度機制,實現(xiàn)高速實時控制系統(tǒng)要求(如步進(jìn)驅(qū)動,可控硅移相觸發(fā)等)上。

  當(dāng)我寫完EASY-V1.00嵌入式PLC軟件時,它已具備以下功能:
  1、支持三菱、臺達(dá)等多家人機界面
  2、支持梯形圖編程(86條指令)
  3、支持CANbus互連(多機并聯(lián)運行或擴展單元連接)
  4、支持第三方開發(fā)擴展單元的接線
  5、提供硬實時,用戶嵌入接口
  EASY-V1.00嵌入式PLC軟件,為單片機嵌入設(shè)計提供了一個全新的設(shè)計方法,設(shè)計人員更多地關(guān)注接口及可靠性,而將用戶工藝交給梯形圖語言,僅需數(shù)數(shù)I/O口數(shù)量,畫畫PCB板,就可快速推出產(chǎn)品。
  EASY-V1.00嵌入式PLC軟件,將改變國產(chǎn)PLC設(shè)計格局,使PLC生產(chǎn)廠家能快速設(shè)計出貼近終端市場的PLC,即嵌入式PLC,也可更形象地稱為客制式PLC(為客戶定制的PLC)。

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