外文翻譯--基于物理實(shí)驗(yàn)Simatic PLC運(yùn)行的實(shí)時(shí)顯示測(cè)量 中文版.doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯學(xué)院（系）：機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)：武器系統(tǒng)與工程姓名：學(xué)號(hào)：外文出處：IEEETRANSACTIONSONNUCLEARSCIENCE附件：1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。指導(dǎo)教師評(píng)語：翻譯內(nèi)容符合畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容的要求，翻譯工作量較大，翻譯基本正確、符合科技外語的翻譯習(xí)慣和用法，較好的完成了翻譯工作。簽名：年月日注：請(qǐng)將該封面與附件裝訂成冊(cè)。(用外文寫)附件1：外文資料翻譯譯文基于物理實(shí)驗(yàn)SimaticPLC運(yùn)行的實(shí)時(shí)顯示測(cè)量摘要：當(dāng)今，在ForschungszentrumJlich，大部分適合于物理實(shí)驗(yàn)的低速控制系統(tǒng)是由PLC技術(shù)和場(chǎng)線系統(tǒng)完成的。在多數(shù)情況下，需要通過PLCs得到確定性的答案。這就提出期望從PLC得到精確的、關(guān)于實(shí)時(shí)性能的問題。SimaticPLCs是主導(dǎo)全球市場(chǎng)的西門子公司制造的。我們將介紹它的響應(yīng)時(shí)間的測(cè)量，還將討論程序結(jié)構(gòu)和硬件配置對(duì)PLC運(yùn)行情況和確定性行為的影響。I.實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)中的PLC當(dāng)今，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)各分系統(tǒng)內(nèi)得到了很好的應(yīng)用，例如水或氣的供給系統(tǒng)。這導(dǎo)致了PLC的大量應(yīng)用，尤其是智能自動(dòng)控制部位已成了工業(yè)系統(tǒng)的核心。這其中主要的原因有：1、大量市場(chǎng)導(dǎo)致的價(jià)格低廉；2、堅(jiān)固耐用；3、來自制造商的長(zhǎng)期有效的技術(shù)支持；4、專業(yè)化（編譯器，順應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化）；除了單純的基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)范圍，PLC漸漸成為實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)的重要組成部分，代替以VME或PC為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)。這取決于現(xiàn)代PLC系列產(chǎn)品的以下特性：1、高度可測(cè)量性：現(xiàn)代PLC系列產(chǎn)品有大量的CPU類型，不僅性能而且功能和結(jié)構(gòu)都可升級(jí)。為滿足戶外使用或容錯(cuò)要求，還可提供特殊版本。2、可擴(kuò)展性：PLC的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)使其能通過一系列數(shù)字或模擬輸入/輸出模塊擴(kuò)展。并且，集成工藝塊可用在不同領(lǐng)域，如：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制器，飼服電動(dòng)機(jī)控制器和PID控制器。3、較強(qiáng)的通信能力：現(xiàn)代PLC至少有一個(gè)集成的通信端口，并且針對(duì)不同現(xiàn)場(chǎng)和進(jìn)程總線系統(tǒng)，通過多種通信控制器實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)和其它工業(yè)設(shè)備的連接。一個(gè)重要的應(yīng)用就是，通過專用場(chǎng)線（如PROFIBUSDP）把中央PLC系統(tǒng)擴(kuò)展到分散外設(shè)間，實(shí)現(xiàn)了與非智能的I/O模塊間的透明連接。這樣一個(gè)PLC不僅能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制，還可以用于遠(yuǎn)程監(jiān)控。4、有利的發(fā)展環(huán)境：現(xiàn)代PLC系列產(chǎn)品有一個(gè)和諧交互的發(fā)展環(huán)境，支持主要的IEC1311編程語言。典型的，指令表、功能塊圖和梯形圖的表示能動(dòng)態(tài)的轉(zhuǎn)換。發(fā)展工具允許半圖解式的硬件結(jié)構(gòu)，提供強(qiáng)勁的編譯機(jī)制，而且，在運(yùn)行期間允許區(qū)段的交換逐漸增加發(fā)展。今天，在FZJuelich，全新先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)在很大程度上依賴PLC。如圖1中，中子譜儀（分光計(jì)）控制系統(tǒng)體系機(jī)構(gòu)所闡明。由于國(guó)際市場(chǎng)權(quán)威西門子控制著歐洲市場(chǎng)，SimaticS7PLCs幾乎獨(dú)家占領(lǐng)了FZJuelich市場(chǎng)，最流行的是中范圍系列S7-300，高端系列S7-400的目標(biāo)是應(yīng)用在有極端表現(xiàn)需求和支持多處理器配置的場(chǎng)合。微型PLC系列S7200很少用，他被稱作S7系列純粹是市場(chǎng)的原因，并且，他的執(zhí)行環(huán)境與其他S7系列產(chǎn)品不兼容。IM151/CPU可代替S7-200作為微型PLC使用。IM151/CPU是一適用于分散外圍設(shè)備ET200S系列的智能控制器。同樣，分散外圍設(shè)備系統(tǒng)ET200L和ET200M在Jlich的使用也很普遍。迄今為止，僅SoftPLCWinAC這一軟件在實(shí)驗(yàn)室得到測(cè)試。以PLC為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)的可靠設(shè)計(jì)需要他們實(shí)時(shí)特征方面的知識(shí)。1、取決于PLC的類型，PLC響應(yīng)時(shí)間的數(shù)量級(jí)是多少？2、能保證截止期限嗎？3、必須遵守的設(shè)計(jì)規(guī)則是什么？通過對(duì)SimaticS7系列不同類型PLC作測(cè)試，本論文對(duì)這些問題發(fā)表觀點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)IEC1311對(duì)PLC功能和程序設(shè)計(jì)語言定義了參考標(biāo)準(zhǔn)，專業(yè)的PLC制造商必須遵守。如此普遍的結(jié)果也能推廣到他們的PLC系列產(chǎn)品中。II.SIMATICS7設(shè)計(jì)模型正如在POSIX中有詳細(xì)說明的，傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)應(yīng)用研究是通過實(shí)時(shí)核心（如OS9或VxWorks），伴隨異步并行的程序設(shè)計(jì)方法完成的。軟件開發(fā)者依據(jù)要解決問題的邏輯結(jié)構(gòu)來組織它的程序結(jié)構(gòu)。這些任務(wù)被操作系統(tǒng)準(zhǔn)并行執(zhí)行，并且，這些執(zhí)行基本上是事件觸發(fā)的。程序員對(duì)各任務(wù)分配優(yōu)先權(quán)的同時(shí)，把待執(zhí)行命令的指針?biāo)徒o操作系統(tǒng)。因此，程序員沒必要規(guī)劃程序執(zhí)行順序的細(xì)節(jié)。另一方面，很難理解執(zhí)行順序以及判斷一個(gè)特定的任務(wù)是否能趕上它的截止期限。PLC系統(tǒng)中的程序機(jī)制就完全不同了，他們采用同步的命令方式。在這里，任務(wù)的執(zhí)行完全是時(shí)間觸發(fā)的，當(dāng)一個(gè)任務(wù)需要執(zhí)行時(shí)，程序員必須依照時(shí)序把它組織到原任務(wù)中去。因此，他必須親自安排執(zhí)行順序，這不僅增大了復(fù)雜度而且有了更多的限制。如IEC1131中定義的S7的發(fā)展環(huán)境，在Step7中，所有的代碼存在塊中。由組織塊送出各任務(wù)。OBs是預(yù)設(shè)的操作，在出現(xiàn)特定事件（如定時(shí)器溢出或出現(xiàn)錯(cuò)誤）時(shí)，PLC操作系統(tǒng)訪問這些OBs。這樣，OBs就成為了操作系統(tǒng)對(duì)項(xiàng)目使用者的接口。如圖2指出，OBs能調(diào)用函數(shù)（符合程序語言功能的函數(shù)塊）。OBs可以調(diào)用其它函數(shù)，或在POSIX環(huán)境中符合操作系統(tǒng)要求的系統(tǒng)函數(shù)。功能塊/系統(tǒng)功能塊是為靜態(tài)函數(shù)分配了數(shù)據(jù)塊的函數(shù)類/系統(tǒng)函數(shù)類。如圖3所示，一個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)”的PLC程序儲(chǔ)于OB1中，被操作系統(tǒng)循環(huán)調(diào)用。在調(diào)用OB1前，操作系統(tǒng)把數(shù)據(jù)從輸入模塊調(diào)入存儲(chǔ)區(qū)（過程映象區(qū)）。調(diào)用OB1后，數(shù)據(jù)從過程映象區(qū)復(fù)制到輸出模塊。這種經(jīng)過程映象區(qū)而間接存取的輸入/輸出模塊減少了存取時(shí)間，增加了協(xié)調(diào)性。監(jiān)控OBs的執(zhí)行時(shí)間，一旦超出了提前設(shè)定的最大時(shí)間，將調(diào)用時(shí)間錯(cuò)誤函數(shù)命令OB80。對(duì)于S7-400和WinAC，也可以設(shè)定OB1的最小周期時(shí)間。如果OB1的執(zhí)行時(shí)間少于最小時(shí)間，將調(diào)用優(yōu)先級(jí)最低的后臺(tái)命令OB90，其余所有OBs的優(yōu)先級(jí)依次加1。只有對(duì)于S7-400和WinAC，可改動(dòng)這個(gè)默認(rèn)的優(yōu)先級(jí)。每個(gè)OB都能被優(yōu)先級(jí)更高的OB中斷。表I列出了有可能的OBs。OBs的有效性取決于CPU類型。如需要較多類型的OBs，必須買個(gè)更好的CPU。中斷命令OBs在預(yù)定時(shí)間啟動(dòng)，例如：一次移動(dòng)結(jié)束，盡管時(shí)間延遲，中斷命令在點(diǎn)計(jì)時(shí)器結(jié)束時(shí)啟動(dòng)。定時(shí)中斷按周期時(shí)間反復(fù)執(zhí)行。（循環(huán)中斷命令OBs以固定的頻率啟動(dòng)）。間隔時(shí)間和偏移相位可以設(shè)成1ms。硬件中斷命令