基于嵌入式plc的集成组态开发平台体系研究”

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1、“基于嵌入式PLC的集成组态开发平台体系研究”课题研究规划一、课题介绍1、研究背景、意义与主要研究内容可编程控制器产生于本世纪60年代，是微电子技术和计算机技术相结合的新型自动化控制装置。它具有可靠性高、环境适应性好等特点，在单机自动化到整条生产线的自动化乃至整个工厂的生产自动化中，都起到关键作用。随着技术的进步，可编程控制器也不断得到发展。最新的产品，普遍采用高档微处理器芯片或专用芯片，开发有灵活而强大的软件。从目前的发展趋势看，可编程控制器向大型化和小型化两个极端发展。小型PLC由于技术相对简单，适应性好，可以作为大型控制系

2、统的现场单元，因而得到了迅速发展。我国对PLC的研究与生产起步晚，从80年代开始引进技术、合作生产到目前，主要还是国外独资企业和国内合资企业的形式。国内生产厂商独立开发生产的PLC产品还不到国内市场10％的市场份额。然而，我国的PLC市场正处于快速发展的阶段，每年的增长率达到8％－12％，市场前景仍十分看好，预计今年的销售可达到人民币50亿元的市场规模。如此庞大的市场规模，国外厂商和合资企业的销售额却占有了90％以上，这种局面主要在于PLC的核心技术牢牢掌握在欧洲、美国、日本等工业发达国家。可编程控制器应用的情况往往体现着一个国

3、家工业自动化水平，开发具有自主知识产权的PLC对我国来说具有战略意义，不但能够摆脱PLC技术和市场为发达国家垄断地被动局面，而且对于提高我国的自动化整体水平等都有深远意思。传统的PLC其硬件体系结构是封闭的，绝大多数PLC具有自己的专用总线、专用通信网络及协议;编程方法虽多为梯形图，但其寻址方式和语法结构也不一致，这些导致PLC产品软硬件系统互不兼容。IEC61131-3《可编程序控制器的编程软件标准》的颁布为PLC产品编程的标准化奠定了基础。同时，也为我们自己研究开发PLC系统提供了难得的机会。近年来，遵循IEC61131-3

4、标准的新一代开放体系结构的PLC产品已经出现，但在国内，形成影响的产品还比较少见。因此，在这样的国内外背景下研制基于IEC61131-3标准的PLC系统具有重大的意义。针对PLC的编程软件而言，现有的这些系统只是提供了控制策略编程（采用梯形图语言、IL指令语言等）部分的组态软件（编程环境），没有完善的监控组态的编程环境。而市面上通用的组态软件又只是解决监控组态的问题，在关键的控制策略组态上没有很好的解决方案，仅仅采用纯粹的脚本编程方式作为控制功能的补充。因此，集成控制策略组态功能（符合IEC61131-3标准的软PLC）和监控画

5、面组态功能的通用型PLC组态软件必然会成为主流发展方向。传统的控制组态策略在生成时，不能自动产生完整的数据源文件，因此在根据控制策略产生监控画面以及各种实时控制数据记录时，必须再次进行繁复的数据组合。控制组态策略与监控画面组态之间的衔接技术，也即监控组态数据源的驱动问题成为组态软件中无缝集成控制策略组态功能和监控画面组态功能的关键问题。本项目寻求解决这一问题的一种方法，在控制策略组态时，能够根据策略文件自动产生数据文件，数据包括功能块的参数数据、控制回路的输出数据、报警数据及故障数据等。基于这个数据文件，采用符合标准的编程方法编

6、写画面驱动功能块、报警功能块、数据记录功能块等监控功能，从而形成完整的控制组态集成软件平台。“嵌入式系统”一般指非PC系统，有计算机功能但又不称之为计算机的设备或器材。它是以应用为中心，软硬件可缩扩的，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统；主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成。与通用型计算机系统相比，嵌入式系统功耗低、可靠性高；功能强大、性能价格比高；实时性强，支持多任务；占用空间小，效率高；面向特定应用，可根据需要灵活定制。嵌入式系统主要有4个发展趋势：(

7、1)开放式平台架构，易于与其他系统整合；(2)体积越来越小，性能要求更稳定，成本更低廉；(3)应用趋向多元化，需要小批量、快速客制化的服务；(4)功能趋向单一，集成的功能与一般PC不同。结合国内PLC开发技术实际，研制基于嵌入式体系结构的PLC软硬件系统具有现实意思。这样的PLC具有面向小型控制应用，实时性好、控制策略相对简单等特点，在单机控制系统、智能化仪器以及智能家居系统中有广泛应用前景。结合嵌入式测控系统在工业控制、仪器仪表等行业的不断推广应用，嵌入式编程所需的组态软件的作用日益显现，它可大大缩短嵌入式产品投放市场的时间，

8、而且使产品具有丰富的人机界面、嵌入式Web功能及符合IEC61131-3标准的控制逻辑功能，并且可以存储相当数量的历史资料，部分完成现场工作站级计算机的功能。其体系结构如图1描述。分布式I/O分布式I/OCAN总线TCP/IP,….EBS-Based组态集成软件