PLC的定义
国际电子委员会(IEC)将PLC定义为设计用于工业环境的数字计算操作电子系统。
它采用可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。PLC的组成
PLC由软件系统和硬件系统组成。其中硬件系统由CPU、存储器、通讯接口、输入输出端口组成,软件系统由系统程序和用户程序组成。
PLC的控制原理
PLC的工作过程一般分为三个阶段:输入采样、用户程序运算和输出刷新三个阶段。PLC完成上述三个阶段的时间称作一个扫描周期。在整个运行期间,PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
软PLC
软PLC由一些通用的CPU或者MCU来实现PLC指令的解释或者编译执行。即以通用操作系统和 PC为软硬件平台,用软件实现传统硬件PLC 的控制功能。或者说,将PLC 的控制功能封装在软件内,运行于PC环境中。这样的控制系统提供了PLC 的相同功能,却具备了PC机的各种优点。它是计算机技术与控制技术的结合。
软PLC支持的处理器有: ARM、MIPS、PowerPC、X86等,支持的操作系统有:Linux、WinCE、XP、XPE、Win7、QNX、VxWorks等。
软PLC的基本架构
软PLC与传统的PLC(硬PLC)对比,最大的区别是实时操作系统(RTOS)、运行时(RunTime)和编译环境。
软PLC的开发环境基于IEC61131-3编译系统实现。逻辑控制、运动控制、可视化、安全等所有PLC的功能都在统一的开发环境上实现。源程序编译后的代码由RunTime解析执行。
RunTime是RTOS内的最高优先级的任务。与普通办公操作系统不同,RTOS能保证PLC任务具有最高的优先级以及媲美硬PLC的实时性。
软PLC的优势
- 具有开放的体系结构
- 遵循IEC 61131-3编程标准
- 充分利用 PC的资源
- 更强的数据处理能力
- 更加友好的人机界面,便于操作。
- 具有强大的网络通信功能
- 能执行比较复杂的控制算法
- 性价比高
软PLC需解决的问题
以PC为基础的控制引擎实时性问题。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。要让通用的操作系统具有硬实时性,必须对它进行扩展,使得PC的控制任务具有最高的优先级,不因其它系统功能和用户程序的调用而被抢占。
以PC为基础的硬件可靠性问题。工业环境存在电磁干扰,粉尘,腐蚀性气体、液体,震动等一系列的干扰因素,对PLC硬件(处理器)可靠性提出很高的要求。
软PLC的应用特点
充分利用了当代计算机技术发展的最新成果,继承了现代计算机硬件和实时操作系统提供的一切便利。既兼容了传统的PLC开发模式,又将当代计算机技术先进成果加以集成。
支持用各种语言(C/C++)等编写编译的模块放在PLC内部运行。用户可以在平台上自由开发属于自己的模块和库。
集逻辑控制、运控控制、多轴联动、可视化于一体,并且可通过软件裁剪的方式选择PLC的功能。
在处理器性能允许的情况下,PLC能驱动的伺服轴、I/O的数量取决于PLC所使用现场总线。支持的CNC通道数也取决于处理器的处理能力。
支持众多工业实时以太网。EtherCAT、CANOPEN、SERCOS、PROFINET、Profibus、Ethernet IP、Modbus。
软PLC的厂商
市面上IEC61131-3编译环境的供应商主要有:3s、KW、infoteam、ISAGRAF。目前越来越多的传统PLC厂商,如倍福、KEBA、欧姆龙、三菱、ABB、施耐得、博世、易福门、路斯特、伦茨汇川、浙大中控、和利是、步科均推出软件PLC的软硬件方案。
福利:关注并转发本文,私信发送“倍福”,可获得全套倍福PLC的培训资料。