基于 vxworks 分布式软 plc 平台研究与实现

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1、学兔兔www.xuetutu.com第l期(6-第182期)机械工程与自动化No．12014年O2月MECHANICAIENGINEERING&AUT()MATI()NFeb．文章编号：1672—6413(2014)01—0144—03基于VxWorks的分布式软PLC平台研究与实现米詹俊，龙辛。，黄波。，中超，庞伟(1．湘潭大学信息工程学院电气工程系．湖南湘潭4ll105；2．湘电风能有限公司，湖南湘潭41l105；3．长沙金博联信息技术有限公司，湖南长沙410000)摘要：为了提高Mw级风力发电机组的国产化率，节约生产成本，方便后期维护，增强其市场竞争能力，在遵循软PIc国际标准的

2、基础上设计了一种Mw级风力发电机组主控PIC系统。系统以基于MPC8280处理器和VxWorks实时操作系统的嵌入式计算机平台为运行环境．以CodeSys软件为其开发环境；采用分布式硬件结构，通过以太网总线实现I／t)模块间数据实时交互，系统支持多级互联。详细描述了基干VxWorks的软Plc系统软硬件结构及实现方法、系统运行流程及以太网总线的实现。最后通过实验，表明其实时性、稳定性都满足实际控制需求。该系统同时具有性价比高、维护方便等优点。关键词：分布式控制；软PLC；VxWorks中图分类号：TP273文献标识码：A0引言2硬件结构基于嵌入式系统的软PLC系统，在继承了传统硬图2为

3、PLC硬件系统图。系统硬件结构采用分PLC系统实时性强、系统稳定等优点的基础上，同时布式数据采集与集中处理的理念，主要包括底板、具备了极强的网络通信能力、运用统一的编程语言等CPU模块、[／O模块、通信模块。CPU模块与I／O模特点，使其逐渐成为了控制器中的主力军。对于近年块通过以太网进行通信，除CPU模块外每个模块都来发展迅速的大型风力发电机组，其呈现出控制对象根据所处的底板及槽号分配了固定的IP地址，格式分散、控制复杂、实时性及稳定性要求高等特点。针对为：192．168．0．X。X的计算法则如公式(1)所示。这一问题，结合软PLC的优点，本文设计并实现了一X一1O0+l6*(sta

4、—id*l6)+rood—id．(1)种可用于Mw级风机控制系统的软PIC平台。其中：sta—id为站ID；rood—id为模块ID。1基于VxWorks的软PLC系统如图1所示为基于以太网的分布式PLC风机控制系统框图。为了保障系统的可靠性及实时性能，选用了风河公司的VxWorks嵌入式实时操作系统与3s图1分布式嵌入式软PIC控制系统框图公司的CodeSys编程环境相结合的软PIC构架。VxWorks系统实时性及可靠性强，能够很好地满足大部分控制系统的需求，并且由风河公司提供了功能完善的集成开发环境，为PIC函数库开发提供了很多方便。CodeSys编程系统完全支持IEC61131—

5、3标准的5种编程语言，具有离线调试功能，可以大大缩短用户图2PIC硬件系统图的应用程序开发周期。所以基于二者(VxWorks，图2中，底板用来安插所有模块，用于各模块之间CodeSys)的PIc系统，无论是在实时性能还是可操作性能上都能满足绝大多数工业自动化控制需求。通信的以太网总线即位于底板上。为了保证模块问能*“卜'一在”罔家科技支撑计划项日(2006BAA01A06)收稿}{期：20l3—0,t28；修明日期：201308一】5作者简介：詹俊(1988一)，男，湖南孺m人，在读硕士研究，}，主要研究力’向：新能源发电系统学兔兔www.xuetutu.com2014年第l期詹俊，等

6、：基于Vxworks的分布式软PIC平台研究与实现·145·稳定通信，底板配备了交换机芯片，目前同一CPU模的．app文件供runtime系统调用。当然，用户程序需块最多可以同时支持16个I／O模块，而这16个模块要的库函数必须首先利用Vxworks开发工具开发出的类型可以由用户自由选取，现有的模块包括数字量来，在PLC启动过程中加载到内存中供控制程序调输入输出模块、模拟量输入输出模块、温度模块、编码用。这两部分构成了整个软件系统的应用层程序(H)。器模块、PWM输出模块及网络和光纤通信模块。在系统层程序(I)中，构建RdConfig进程，用来管模块化的I／O是为了解决CPU模块对外接

7、口有理整个PLC工作流程，包括系统初始化及系统I／O模限而用户希望可以自由组合配置设计的。各I／O模块配置等。RdConfig函数原型如以下C代码所示：VoidRdConfig块统一配置了Xilinx高性能FPGA芯片做为主控芯—main(){片，通过在FPGA上构建软核实现各I／0通道的数据Jbl—initShareMemoryManager(gBuf)；输入输出以及模块与CPU模块之间的数据通信。Rdc_LoadConfig()；图3为CP