嵌入式软PLC设计和探究

1、嵌入式软plc设计和探究摘要：随着asic技术的发展，基于arm处理器 与linux系统的嵌入式软plc开发技术也得到了很大的发 展。文中简单介绍了嵌入式软plc的发展现状，并分析了嵌 入式软plc系统的结构以及优缺点。嵌入式软plc系统的组 成包括开发系统与运行系统，其中开发系统的作用是将程序 翻译成目标代码，而运行系统的作用则是加载目标代码，按 照目标代码而执行指令，实现相关的控制功能。关键词：嵌入式软plc系统 传统plc编程iec61131-3一、引言嵌入式系统是一个嵌入到对象体系中的专用的计算机 系统，主要应用与各种类型的信号处理与控制。当前在国防、 国民经济以及社会生活的各领域都得

2、到了广泛的应用，工业 控制、机器人等等领域，对各行各业的技术改进、产品更新 换代、提高生产率各方面也都起到了积极的推动作用。传统的plc可靠性较高，而且体积小，但是资源很少扩 展能力弱，但是基于pc机的软plc技术却很好的弥补了传 统plc的缺点，但是却又缺少了可靠性这一优点。新一代的 plc将plc的可靠性、pc机的开放架构以及多资源这些优点 集中于一体，涵盖了 plc用户的多种需要。嵌入式软plc技术是指由软plc技术与嵌入式系统相结 合而由此而产生的高新技术。继承了嵌入式系统体积小以及 反应快的优点，同时也克服了传统plc的不能通用的特性等 弊端。嵌入式软plc将自动化专业知识，用高附加

3、值的方式 在嵌入式行业规模经济基础上加以发展提高，比传统的plc 结构更加开放，也更加利于自动化的横向通信与纵向通信。二、嵌入式软plc系统的结构嵌入式软plc系统一般由开发系统与运行系统两个部分 组成。1. 开发系统需完成的主要任务就是应用程序的编程与 编译调试。1. 1嵌入式软plc系统是以iec31131标准的基础之上发 展起来的，所以开发系统一般都这可以支持iec61131-3中 的一种或者多种语言。1.2编译器是开发系统中的一个比较重要的部分。编译 程序的主要作用是将用高级语言编写的源程序编译成和它 等价的低级语言目标程序。编译过程主要包括此法分析、语 法分析、语义分析、中间代码生成

4、、代码有限以及目标代码 生成这6个阶段。1. 3嵌入式软plc系统支持通过图形化语言进行开发。 iec61131-3标准里定义了三类图形化语言：fdb、ld、sfc。 ld语言是一类类汇编的文本语言，很容易将它编译成机器语 言。1.4开发系统的调试技术：调试功能是嵌入式软plc开 发系统的一个很重要的部分。调试功能要求可以支持在程序 的源文件的任何程序语句上设置断点，并在该段点上打印设 置程序中所需的变量。这种功能要以交互方式完成，并以调 试时显示合适的源代码的行号的形式来实现。2运行系统是软plc控制系统的核心组成，用于完成系 统的配置、输入信号的处理、程序的执行以及控制信号的输 出等操作。

5、运行系统可以通过rs232、rs485、tcp/ip或者是modbus 等通信协议以实现与hmi软件的通信，最终构成监控与数据 采集系统。嵌入式软plc控制功能的实现需和相应的i/o模 块或者现场总线相配合。嵌入式软plc的运行系统首先是从开发系统上吧应用程 序目标diamante下载到本地目录，随后10模块与现场总线 将现场所采集到的信号输入到系统中。运行系统则通过对输 入的信号进行预处理，然后执行应用程序，最后再通过i/o 模块与现场总线输出对应的控制信号，从而最终完成既定的 控制功能。另外，需要补充的一点是嵌入式软plc系统较为理想的 硬件设备应该具备运算能力强以及程序容量大和接口丰富

6、的特点，因此，通常plc系统选择的硬件平台是工业pc或 者嵌入式pc。嵌入式软plc技术拥有巨大的发展前景。从最根本的角 度而言，它简化了工程的自动化体系结构，将控制和通信以 及各种的特定应用合为一体，运用到了同一个的硬件平台。 相对于较传统的plc,他则以开放性以及灵活性和低廉的价 格占有了很大的优势。嵌入式软plc的产品可以被广泛应用 到数据采集、木材加工、医药以及检测设备、包装工业等场 合。三、嵌入式软plc系统的通信1. 嵌入式软plc系统的通信接口嵌入式软plc系统中，开发系统与运行系统是运行在不 同的硬件平台之上，因此两个系统之间需要通信才能保持好 协调工作。此外，嵌入式软plc系

7、统通常应用于控制工业现 场的设备，因此在运行系统与现场i/o设备之间也要进行通 信。开发系统有一个通信接口使用在与运行系统的通信，而 运行系统则需要有两个通信接口，一个是和开发系统的听 信，另一个则是用于与现场i/o设备的通信。2. modbus通信协议嵌入式软plc系统常用的通信协议包括modbus、tcp/ip、 rs232以及rs485。tcp/ip是互联网的标准协议，使用也最 为广泛。rs232与rs485是两个常见的通信接口协议，常常 用在i/o设备的通信之中。modbus是m0dic0n公司为其自己 的plc设计的一个通信协议。通过24中总线命令实现plc 外界的信息交换。数据传输

8、是主/从式，报文形式为请求/响 应帧方式。四、嵌入式软plc技术的优点嵌入式软plc技术是嵌入式系统与软plc技术的完美结 合。嵌入式软plc技术既拥有软plc技术的优点，又继承了 嵌入式系统的长处。它具有以下优点：1嵌入式软plc系统具有较开放的硬件体系结构，用户 可以根据子的需要自由选择合适的硬件平台来构建满足用 户需求的控制系统。2. 嵌入式软plc系统的指令集相比于传统plc的指令集 更加的丰富，大大方便了用户去编写工业控制程序。3由于嵌入式芯片技术的款速发展，嵌入式软plc产品 的性价比得到了飞速的发展。4. 嵌入式软plc系统具有较为开放的架构与标准，产品 可同时加入到plc网络和

9、标准的计算机网络中。这是现有计 算机网络的很多研究的成果可以很容易的应用于plc控制技 术中。5. 嵌入式软plc技术是基于iec61131-3语言标准，所 以程序开发较为方便，利于复用，能够缩短产品研发周期， 调试与维护也比较方便。五、结束语通过上文中对嵌入式软plc系统的结构以及通信接口协 议的分析，以及与传统plc分析，可知嵌入式软plc技术是 一个前景广阔的研究领域，同样也是一个研究热点。但是目 前我国的软plc技术还不够成熟，软plc技术在裁剪配置嵌 入式操作系统以及如何提高运行系统的可移植性等方面都 有待于研究和提高。参考文献1 吴玉香，周军霞，嵌入式软plc系统的研究和实现. 计算机工程.2009. 10.2 姜娟，风平，康继昌.嵌入式软plc开发系统研究. 科学技术与工程.2011.3 黄延延，林跃，于海斌.软plc技术研究与实现