學(xué)習(xí)PLC課程后的認(rèn)識(shí)與體會(huì)

1、學(xué)習(xí)plc課程后的認(rèn)識(shí)與體會(huì) 這一學(xué)期，我們學(xué)習(xí)了plc及組態(tài)軟件應(yīng)用這門課程。雖然記住的東西并不多，但是卻使我更好的認(rèn)識(shí)了它。可編程邏輯控制器（programmable logic controller，plc），它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為：電源、中央處理單元(cpu)、存儲(chǔ)器 、輸入輸出接口電路 、功能模塊 、通信模塊六大部分。其發(fā)展:20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器， 20世紀(jì)70年代中末期，可編程邏輯控制

2、器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段， 20世紀(jì)80年代初，可編程邏輯控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛應(yīng)用，20世紀(jì)80年代至90年代中期，是可編程邏輯控制器發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為3040%。20世紀(jì)末期，可編程邏輯控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程邏輯控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。plc是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入

3、和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。plc及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。plc中設(shè)計(jì)的知識(shí)很多，而對(duì)于我來說，最感興趣的還是嵌入式plc系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)軟件與硬件的綜合體，它是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁減，從而能夠適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用中對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格要求的專業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)：（1）嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)以及電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用結(jié)合的產(chǎn)物。（2）嵌入式系統(tǒng)是面向產(chǎn)品、面向特定應(yīng)用的（3）嵌入式系統(tǒng)的升級(jí)換代和具體的產(chǎn)品同步進(jìn)行的。有較長(zhǎng)生命周期（4）嵌入式

4、系統(tǒng)軟件一般固化在存儲(chǔ)器或單片機(jī)上（5）嵌入式系統(tǒng)本身并不具備在其上進(jìn)行進(jìn)一步開發(fā)的能力，在設(shè)計(jì)完成后，用戶如果修改其中的程序，須借助于一套開發(fā)工具和環(huán)境。（6）嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員是各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的專家。（7）對(duì)成本、可靠性和實(shí)時(shí)性有特殊的要求。嵌入式系統(tǒng)的核心是各種類型的嵌入式處理，根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界微處理器的品種總量已達(dá)1000多種，流行的體系結(jié)構(gòu)有30多個(gè)系列，根據(jù)其現(xiàn)狀，嵌入式處理器可以分為：嵌入式微處理器、入式微控制器、入式dsp處理器、入式片上系統(tǒng)。嵌入式微處理器是通用計(jì)算機(jī)中的cpu。在應(yīng)用中，將微處理器裝配在專門設(shè)計(jì)的電路板上，只保留和嵌入式應(yīng)用有關(guān)的母板功能，大幅度減小了系

5、統(tǒng)體積和功耗。嵌入式微控制器是將整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一塊芯片中。一般以某一種微處理器內(nèi)核為核心，芯片內(nèi)部集成rom/eprom、ram、總線、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、i/o、串行口、a/d、d/a等各種必要功能和外設(shè)。嵌入式dsp處理器對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，使其適合于執(zhí)行dsp算法，編譯效率較高，指令執(zhí)行速度也較高。嵌入式片上系統(tǒng)（soc）是依托當(dāng)前快速發(fā)展的半導(dǎo)體工藝在一個(gè)硅片上實(shí)現(xiàn)一個(gè)更為復(fù)雜的系統(tǒng)。目前主流的嵌入式操作系統(tǒng)有：(1)vxworks，(2)windows embedded ，(3)uc/os-，(4)linux 。發(fā)展趨勢(shì)：1、產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)(1)、處理器發(fā)展趨向低成本、高集

6、成度與低功耗；(2)、低端的8位微控制器和高端的32位、64位微處理器將成為嵌入式處理器的主流；2、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)(1)、軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)將成為未來改變嵌入式系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)格局的技術(shù)動(dòng)力；(2)、跨平臺(tái)技術(shù)應(yīng)用日益廣泛；3、產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)(1)芯片設(shè)計(jì)廠商與應(yīng)用企業(yè)開展更廣范圍的合作將成為推動(dòng)自身業(yè)務(wù)的方式；(2)、嵌入式cpu將成為重要投資領(lǐng)域；(3)、芯片設(shè)計(jì)將吸引更多風(fēng)險(xiǎn)投資者的眼光；(4)、嵌入式軟件將成為未來競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)。 而嵌入式plc是指在特定的控制裝置中實(shí)現(xiàn)plc（programmable logic controller）編程語言的解釋、執(zhí)行，使特定裝置在自身專用功能基礎(chǔ)上具有plc的基本

7、功能。嵌入式plc軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)思路是：將嵌入式plc軟件平臺(tái)規(guī)劃在一個(gè)芯片組（嵌入式plc的硬件環(huán)境）中，在此基礎(chǔ)上，開發(fā)基于軟件平臺(tái)的微內(nèi)核。該平臺(tái)提供除了給用戶梯形圖直接嵌入和網(wǎng)絡(luò)互連外，用戶在該軟件平臺(tái)上，根據(jù)自己的開發(fā)對(duì)象，可以方便快捷地進(jìn)行硬件和軟件的擴(kuò)充和設(shè)計(jì)，提高開發(fā)效率。開發(fā)的基于can總線的嵌入式plc的軟件平臺(tái)功能體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：(1)梯形圖語言功能；(2)通信功能；(3)用戶驅(qū)動(dòng)接口功能。梯形圖語言功能： 用梯形圖編寫plc邏輯控制程序,運(yùn)算處理程序,滿足數(shù)字量控制,模擬量控制的需要； 用梯形圖設(shè)置can網(wǎng)絡(luò)主從站設(shè)置及地址設(shè)置,引用can網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)編程； 用

8、梯形圖實(shí)施rs485網(wǎng)絡(luò)通信的數(shù)據(jù)組織和任務(wù)調(diào)度,如,rs485主從站設(shè)置,地址設(shè)置,任務(wù)級(jí),報(bào)文數(shù),報(bào)文長(zhǎng)度等參數(shù)設(shè)置； 用梯形圖進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信(can通信和rs485通信)監(jiān)控,如監(jiān)控設(shè)備是否脫線,工作時(shí)正確報(bào)文流量及錯(cuò)誤報(bào)文地址等。通信功能：考慮到當(dāng)前控制系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)和嵌入式plc的各方面的需求，平臺(tái)規(guī)劃管理兩個(gè)串口（rs232和rs485）及一個(gè)can接口的通信。每個(gè)接口都有相關(guān)的協(xié)議棧，實(shí)現(xiàn)在不同的狀態(tài)下的通信功能。嵌入式plc軟件平臺(tái)的硬件環(huán)境設(shè)計(jì)其中：供電，5v 200ma，ram掉電保護(hù)5年；cpu，c8051f040；i/o擴(kuò)展能力，32 i/o可復(fù)用成spi、i2c接口及外

9、中斷、外計(jì)數(shù)、ad等；4路12位精度ad，100 kps；2路12位精度da，100 kps；通信接口：支持rs232，rs485，can總線網(wǎng)絡(luò)通信。嵌入式plc軟件平臺(tái)的內(nèi)核設(shè)計(jì)：嵌入式plc是一種實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的操作系統(tǒng)軟件，總體結(jié)構(gòu)包括三個(gè)層面：嵌入式plc內(nèi)核它完成實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度，梯形圖語言解釋、執(zhí)行、通訊等基本功能，并提供二次開發(fā)驅(qū)動(dòng)接口；二次開發(fā)程序通過內(nèi)核提供的外掛任務(wù)，使用內(nèi)核開發(fā)各種面向具體對(duì)象個(gè)性化差異化的驅(qū)動(dòng)程序；終端應(yīng)用程序指面向工藝流程控制的梯形圖語言編程；嵌入式plc中的can網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造：構(gòu)造can網(wǎng)絡(luò)必須進(jìn)行以下設(shè)定： 選擇網(wǎng)絡(luò)設(shè)備:種類,個(gè)數(shù)； 所選設(shè)備配置:地址設(shè)定

10、,實(shí)時(shí)性調(diào)度(任務(wù)級(jí)設(shè)定)； 設(shè)備變量配置成網(wǎng)絡(luò)變量:從站變量映射成主站plc的變量。為滿足以上的設(shè)定要求,自主開發(fā)的工具軟件canset輔助完成主站上的can網(wǎng)絡(luò)配置文件的生成與下載,而不需編程,在運(yùn)行狀態(tài)下,can網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)按照canset設(shè)置的要求,自動(dòng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換。嵌入式plc就是將plc內(nèi)核構(gòu)建于控制器內(nèi)，使嵌入式產(chǎn)品開發(fā)商專注于產(chǎn)品開發(fā)與管理，工廠自動(dòng)化人員可以借助梯形圖語言作二次開發(fā),專注于工藝研究。目前，利用嵌入式plc的軟件平臺(tái)成功開發(fā)了混合型plc(easym0808ra0404nb)、通用型plc（easym2416r）、運(yùn)動(dòng)控制器（easykp3m0506r）等，在實(shí)際系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。plc發(fā)展趨勢(shì)：向大型網(wǎng)絡(luò)化化、高速度、高可靠性、好的兼容性和 向大型網(wǎng)絡(luò)化高速度、高可靠性、 多功能方面發(fā)展，使其向下可將多個(gè)plc、i/o框架 多功能方面發(fā)展，使其向下可將多個(gè) 、 框架 相連；向上與工業(yè)計(jì)算機(jī)、以太網(wǎng)、 相連；向上與工業(yè)計(jì)算機(jī)、以太網(wǎng)