在工业控制系统中， 可编程序控制器的概念与应用 在工业控制系统中，准可编程序控制器的概念与应用
Jiaming Zhang, Quan Liu, Bing Tang, Cheng Xu（人名） 信息工程学院 武汉理工大学 Wuhan 430070, China（邮编地址） e-mail: [email protected] 摘要：经过调查的概念和特征，PLC（可编程逻辑控制器）和嵌入式系统，本文的准 摘要 PLC 的概念被提出，其中 结合 PLC 的优势和嵌入式系统。该建筑准 PLC 和自上而下的设计方法与协同设计的软件和 拟硬件 PLC 的嵌入式控制系统的研究，然后。最后，设置为一个较大规模的工业阀门控制 系统例如，拟 PLC 及相关技术的概念用于工业阀门控制系统，以及满意应用效果得到，这 就证明了合理性，准 PLC 及相关技术的概念。关键词-拟的 PLC，控制系统，嵌入式系统。 简介: PLC 是一种广泛使用的通用控制器具有优良的适应性和易于写入控制逻辑程序，而且 目前工业领域更多的关注它。嵌入式系统具有嵌入到对象的特点，定制的应用等。在工业控 制领域， 嵌入式控制系统是应用嵌入式技术是一个迅速发展的控制系统[1] [2]。 为了结合 PLC 的突出优势和嵌入式系统， 并确保它更方便使用在工业控制领域的嵌入式系统， 一些机构和 公司正在做的理论和实际的研究，其中孕育的概念嵌入式可编程控制器，软 PLC 的，等等， 但他们没有考虑在同一时间采取嵌入式系统的优点和 PLC 技术引入。嵌入式 PLC 技术主要 指的嵌入式系统的本质。虽然软 PLC 技术具有方便的特点编程，它并没有考虑对共性控制 应用程序，它仍然需要定制系统不同的应用[3] [4]。 在本论文中，我们提出了拟 PLC 的概念控制系统基于嵌入式系统技术首次结合了 PLC 和嵌入式系统在同时完美。准 PLC 提供解决一个控制问题的一种具有共同的要求，也提供 了一个实际应用方法在工业控制领域的嵌入式系统。本文就准 PLC 及其应用在工业控制， 并在此基础分为五大部分。第一节简要介绍，并在第二，PLC 的特点和嵌入式系统的调查。 第三节提出的概念和体系结构准 PLC，并介绍了系统的流程图开发基于准的 PLC。在第四 节， 设置大型阀门控制系统作为一个例子， 本文说明了准 PLC 在工业阀门的应用 控制系统。 最后一节总结整份文件。
II.关于 PLC 与嵌入式系统 关于
A．PLC 的概念与特征 ． PLC 是设计用于替代继电器逻辑控制系统。目前，PLC 具有运行到可编程控制器的能 力它不仅具有逻辑控制功能，而且还具有过程控制，数据处理和通讯等特点，是一种特殊设 计的工业控制计算机工业控制应用， 它已经成为一个主要和标准控制设备逐渐。 我们简要总 结 PLC 的优点如下
： （1）完善的功能和强大的控制能力。 （2）高可靠性和抗干扰。 （3）轻松写入控制代码。 （4）标准化和模块化。 但也暴露了一些 PLC 技术问题，在与此同时，分列如下： （1）矛盾之间的冗余和资源的不足。 （2）对产品的个性化发展。 B.嵌入式系统的概念与特征 嵌入式系统的概念与特征
嵌入式系统是基于计算机技术，软件和硬件可剪裁，使其可行地适合不同的应用系统， 在另一个角度看， 它是一个特别的电脑系统， 有严格的要求可靠性， 成本， 尺寸和能量消耗。 这是结果结合技术的发展，如计算机，半导体，通讯，电子，自动化控制。嵌入式系统已广 泛应用于在计算机网络，电信，消费电子产品，工业控制领域，医疗仪器，航空航天，国防 工业领域，等等。嵌入式系统的特点如下： （1）嵌入。 （2）特别制度。 （3）扩展接口。 但仍存在困难，嵌入式应用系统在控制领域。这些问题包括： （1）设计问题的嵌入式控制系 统。 （2）可靠性
III.基于嵌入式系统的准 PLC 控制系统
控制系统的概念: 准 PLC 控制系统的概念 我们首先提出了拟- PLC 的概念时间，结合 PLC 的优势和嵌入式系统。准 PLC 的嵌入 式控制系统是基于传统的嵌入式系统技术。在准 PLC 的嵌入式控制系统的发展进程中，我 们可以自定义硬件，容易生成控制代码，根据一个特殊的控制问题，最终快速形成一个嵌入 式控制系统的。一般来说，嵌入式控制系统设计用以适应给定的控制对象，PLC 是一种最 常见的为控制对象的控制系统，而准 PLC 是一种嵌入式系统和 PLC 妥协产物，它着重于设 计一个共同的控制系统一种控制对象。旨在提供一个解决方案，其中一种控制问题，拟实现 PLC 的预期目标，如下： （1）应符合物理环境，如大小，形状，工作条件，可靠性等 （2）除了满足基本需要的功能，硬件和软件应该拥有一个简单的架构，也没有突出的 冗余资源，这是高度集成的。 （3）它很容易编写控制代码，及特殊知识是没有必要的电气工程师操作控制系统。 （4）它是灵活方便，就像使用的 PLC。 （5）在一个特殊的范围，它可以代替 PLC，并有与 PLC 类似的电性能。 （6）应针锋相对当前工业标准和技术标准，并提供标准的设备互连。 （7）要消耗较低的成本设计和实施，并可以去开发和更新未来容易。 图一，建筑准 PLC 控制系统。 B. 建筑准 PLC 控制系统。 准 PLC 要求控制代码可以改变，以便于适应一种应用，这使得它的结构不同与嵌入式 系统。图 1 给出了建筑准 PLC 控制系统。正如您在体系结构图所示，我们可以选择或定制 嵌入式 CPU，它可以是较低的 8 位 CPU，或
更高的 32 位 CPU，或者特殊的 DSP。输入 和输出准 PLC 接口也根据控制设计的应用程序，它可以也将之减少。必须考虑接口类型， 港口，接口数量电路，电气性能，和连接线。由于准 PLC 的旨在解决一类的控制的问题， 它具有类似的功能需求，除了满足基本要求，设计准的 PLC 冗余解决了资源问题，使系统 结构优化。 C. 准- PLC 技术的开发步骤 准- PLC 技术的关键是前景技术，最重要的问题就是设计准 PLC 系统。嵌入式系统的设计 基本上是一个复杂的系统工程。开发一个有效的设计方法是关键问题[5] [6]。 图二，准 PLC 控制系统流程发展图 2010 年第二届国际教育大会技术和计算机（ICETC） V1-128 在谈到自顶向下的设计方法嵌入式系统中， 我们提出了一个自顶向下设计方法协同设计的软
件和硬件嵌入式控制系统。在实际准的 PLC 嵌入式控制系统设计，我们的一些改变和调整步骤。图 2 给出了一个准 PLC 开发流程图控 制系统 D.控制准 PLC 控制代码开发系统 传统的嵌入式系统有一个固定的目的，其功能和程序也是不变的。内核的准 PLC 是一种嵌 入式系统，如果设计准 PLC 控制系统具有在系统能力可编程（ISP） ，那么它可以轻松地更 改控制代码程序。有几个方法技术，以实现控制码功能改变计划。一个经常的做法是，我们 定义了一个先进程式语言或使用图形模式，如梯图和状态图[7]。基于先进语言或图表表达， 电气工程师可以实现自己的控制算法。该技术也采用 PLC 和人机界面领域。嵌入式操作系 统具有通用特征切割启用， 基本上由一个固定的基本纲领和一些多变的方案组成。 在某种程 度上， 我们相信， PLC 控制系统和嵌入式操作系统具有相同的要求。 准 谈到源编码流行 uCOS - II 的原则， RTC 的微小的， 智能实时操作系统等， 我们提出了一个准的 PLC 程序生成计划。 控制程序代码分为两部分，一是部分程序数据，另一部分是程序算法。程序数据包含逻辑数 据，变量，物理资源，系统常数，通信缓冲区等，而方案由固定结构算法方案，特别控制算 法，基本程序设置分等等。计划汇总数据和程序算法共同构成了完整的控制程序代码。 IV.应用拟在工业 PLC 控制 准 PLC 的概念及相关技术已成功应用于大规模的工业阀门控制系统。其目的和工作环境阀 可根据不同的工程不同要求，以及控制方式，功能和演出也可能是多方面的，从而必然导致 设计不同个案的特殊控制系统。大比例阀可分为三大类，他们是电动蝶阀，液压蝶阀阀门和 电动流量阀。传统的控制方法是，继电器控制系统是简单的使用形势和 PLC 控制系统应用 于复杂情况。随着自动化技术
，网络的发展技术和嵌入式系统，阀门控制系统面临着巨大的 挑战，现代控制阀系统必须具有特殊的个性特征，例如，功能和特殊的表演。目前，传统 PLC 和一些扩展模块组装在一起实现个人的特点，但在这种方式，含有较少的独立控制系 统的知识，成本高得多，并直接影响产品在市场上的竞争力。现在，我们可以用准的 PLC 作为一个更好的解决方案，而不是传统的 PLC 控制系统。 A. 控制系统的要求 除了在第三节，准 PLCbased 的要求阀门控制系统必须满足以下要求： （1） 支持常见的工业用总线协议在阀门控制领域，如 Modbus 协议等控制制度必须是透 明和开放的外部世界，必须提供连接到标准的人机界面，数码相机和 PLC。 （2） 在应用层提供技术支持，如作为位置/远程调试，远程监控和故障诊断，设计报告， 手册管理等上。 B. 控制系统开发技术框架 显示控制系统的研制技术框架。正如你在图中看到，我们可以清楚地知道发展步骤和技术， 我们应用。在图 3 的上半部分是应用平台支持技术，和下部是应用程序。 图三.控制系统的开发技术框架。 C. 所需的硬件资源分析 我们调查的三个阀门类型，我们发现无论电动蝶阀，液压蝶阀或电动流量阀，他们有类似的 硬件 2010 年第二届国际教育大会技术和计算机（ICETC） V1-129 资源需求， 只有在波动范围的输入和输出端口号不同而且差异非常小。 我们考虑了三种类型 的约阀门，主要研究了开关输入端口数，开关量输出端口，模拟输入端口，模拟输出端口， 相序检测端口和通讯端口，那么我们得到必须所纪录下的端口数，准机时。现在，让我们以 身作则开关输入端口，电动蝶阀需要 12-18 开关输入端口，电动流量阀需要 15-18 开关输入
端口，液压蝶阀号码是 16-19，所以在设计准的 PLC，我们设置 20-24 开关输入端口。在这 样一来，准 PLC 可以适应三个要求阀门的类型，而我们只需要一个准 PLC 的种类嵌入式控 制系统，以适合他们。 D. 控制系统硬件 根据我们的架构在第三节所述，我们开发了一种特殊的准 PLC 的嵌入式控制阀系统。其硬 件包括一个核心和一些外部接口电路。在没有特殊要求的计算能力方面，我们只考虑架构， 资 源 和 微 控 制 器 的 价 格 。 图 四 是 准 PLC 控 制 系 统 的 硬 件 ， 我 们 设 计 使 用 硅 实 验 室 C8051F02X。 图四.所设计的准 PLC 控制系统硬件。 V.结论 准 PLC 是一种妥协和嵌入式系统可编程控制器，结合 PLC 的特点和嵌入式系统观念上的研 究文章， 准的 PLC 控制体系结构和开发步骤系统， 然后设计并实现准 PLC 的阀门控制系统， 包括硬件和软件。该设计的控制系统现
在工业控制系统中， 可编程序控制器的概念与应用 在工业控制系统中，准可编程序控制器的概念与应用
Jiaming Zhang, Quan Liu, Bing Tang, Cheng Xu（人名） 信息工程学院 武汉理工大学 Wuhan 430070, China（邮编地址） e-mail: [email protected] 摘要：经过调查的概念和特征，PLC（可编程逻辑控制器）和嵌入式系统，本文的准 摘要 PLC 的概念被提出，其中 结合 PLC 的优势和嵌入式系统。该建筑准 PLC 和自上而下的设计方法与协同设计的软件和 拟硬件 PLC 的嵌入式控制系统的研究，然后。最后，设置为一个较大规模的工业阀门控制 系统例如，拟 PLC 及相关技术的概念用于工业阀门控制系统，以及满意应用效果得到，这 就证明了合理性，准 PLC 及相关技术的概念。关键词-拟的 PLC，控制系统，嵌入式系统。 简介: PLC 是一种广泛使用的通用控制器具有优良的适应性和易于写入控制逻辑程序，而且 目前工业领域更多的关注它。嵌入式系统具有嵌入到对象的特点，定制的应用等。在工业控 制领域， 嵌入式控制系统是应用嵌入式技术是一个迅速发展的控制系统[1] [2]。 为了结合 PLC 的突出优势和嵌入式系统， 并确保它更方便使用在工业控制领域的嵌入式系统， 一些机构和 公司正在做的理论和实际的研究，其中孕育的概念嵌入式可编程控制器，软 PLC 的，等等， 但他们没有考虑在同一时间采取嵌入式系统的优点和 PLC 技术引入。嵌入式 PLC 技术主要 指的嵌入式系统的本质。虽然软 PLC 技术具有方便的特点编程，它并没有考虑对共性控制 应用程序，它仍然需要定制系统不同的应用[3] [4]。 在本论文中，我们提出了拟 PLC 的概念控制系统基于嵌入式系统技术首次结合了 PLC 和嵌入式系统在同时完美。准 PLC 提供解决一个控制问题的一种具有共同的要求，也提供 了一个实际应用方法在工业控制领域的嵌入式系统。本文就准 PLC 及其应用在工业控制， 并在此基础分为五大部分。第一节简要介绍，并在第二，PLC 的特点和嵌入式系统的调查。 第三节提出的概念和体系结构准 PLC，并介绍了系统的流程图开发基于准的 PLC。在第四 节， 设置大型阀门控制系统作为一个例子， 本文说明了准 PLC 在工业阀门的应用 控制系统。 最后一节总结整份文件。
II.关于 PLC 与嵌入式系统 关于
A．PLC 的概念与特征 ． PLC 是设计用于替代继电器逻辑控制系统。目前，PLC 具有运行到可编程控制器的能 力它不仅具有逻辑控制功能，而且还具有过程控制，数据处理和通讯等特点，是一种特殊设 计的工业控制计算机工业控制应用， 它已经成为一个主要和标准控制设备逐渐。 我们简要总 结 PLC 的优点如下
： （1）完善的功能和强大的控制能力。 （2）高可靠性和抗干扰。 （3）轻松写入控制代码。 （4）标准化和模块化。 但也暴露了一些 PLC 技术问题，在与此同时，分列如下： （1）矛盾之间的冗余和资源的不足。 （2）对产品的个性化发展。 B.嵌入式系统的概念与特征 嵌入式系统的概念与特征
嵌入式系统是基于计算机技术，软件和硬件可剪裁，使其可行地适合不同的应用系统， 在另一个角度看， 它是一个特别的电脑系统， 有严格的要求可靠性， 成本， 尺寸和能量消耗。 这是结果结合技术的发展，如计算机，半导体，通讯，电子，自动化控制。嵌入式系统已广 泛应用于在计算机网络，电信，消费电子产品，工业控制领域，医疗仪器，航空航天，国防 工业领域，等等。嵌入式系统的特点如下： （1）嵌入。 （2）特别制度。 （3）扩展接口。 但仍存在困难，嵌入式应用系统在控制领域。这些问题包括： （1）设计问题的嵌入式控制系 统。 （2）可靠性
III.基于嵌入式系统的准 PLC 控制系统
控制系统的概念: 准 PLC 控制系统的概念 我们首先提出了拟- PLC 的概念时间，结合 PLC 的优势和嵌入式系统。准 PLC 的嵌入 式控制系统是基于传统的嵌入式系统技术。在准 PLC 的嵌入式控制系统的发展进程中，我 们可以自定义硬件，容易生成控制代码，根据一个特殊的控制问题，最终快速形成一个嵌入 式控制系统的。一般来说，嵌入式控制系统设计用以适应给定的控制对象，PLC 是一种最 常见的为控制对象的控制系统，而准 PLC 是一种嵌入式系统和 PLC 妥协产物，它着重于设 计一个共同的控制系统一种控制对象。旨在提供一个解决方案，其中一种控制问题，拟实现 PLC 的预期目标，如下： （1）应符合物理环境，如大小，形状，工作条件，可靠性等 （2）除了满足基本需要的功能，硬件和软件应该拥有一个简单的架构，也没有突出的 冗余资源，这是高度集成的。 （3）它很容易编写控制代码，及特殊知识是没有必要的电气工程师操作控制系统。 （4）它是灵活方便，就像使用的 PLC。 （5）在一个特殊的范围，它可以代替 PLC，并有与 PLC 类似的电性能。 （6）应针锋相对当前工业标准和技术标准，并提供标准的设备互连。 （7）要消耗较低的成本设计和实施，并可以去开发和更新未来容易。 图一，建筑准 PLC 控制系统。 B. 建筑准 PLC 控制系统。 准 PLC 要求控制代码可以改变，以便于适应一种应用，这使得它的结构不同与嵌入式 系统。图 1 给出了建筑准 PLC 控制系统。正如您在体系结构图所示，我们可以选择或定制 嵌入式 CPU，它可以是较低的 8 位 CPU，或
更高的 32 位 CPU，或者特殊的 DSP。输入 和输出准 PLC 接口也根据控制设计的应用程序，它可以也将之减少。必须考虑接口类型， 港口，接口数量电路，电气性能，和连接线。由于准 PLC 的旨在解决一类的控制的问题， 它具有类似的功能需求，除了满足基本要求，设计准的 PLC 冗余解决了资源问题，使系统 结构优化。 C. 准- PLC 技术的开发步骤 准- PLC 技术的关键是前景技术，最重要的问题就是设计准 PLC 系统。嵌入式系统的设计 基本上是一个复杂的系统工程。开发一个有效的设计方法是关键问题[5] [6]。 图二，准 PLC 控制系统流程发展图 2010 年第二届国际教育大会技术和计算机（ICETC） V1-128 在谈到自顶向下的设计方法嵌入式系统中， 我们提出了一个自顶向下设计方法协同设计的软
件和硬件嵌入式控制系统。在实际准的 PLC 嵌入式控制系统设计，我们的一些改变和调整步骤。图 2 给出了一个准 PLC 开发流程图控 制系统 D.控制准 PLC 控制代码开发系统 传统的嵌入式系统有一个固定的目的，其功能和程序也是不变的。内核的准 PLC 是一种嵌 入式系统，如果设计准 PLC 控制系统具有在系统能力可编程（ISP） ，那么它可以轻松地更 改控制代码程序。有几个方法技术，以实现控制码功能改变计划。一个经常的做法是，我们 定义了一个先进程式语言或使用图形模式，如梯图和状态图[7]。基于先进语言或图表表达， 电气工程师可以实现自己的控制算法。该技术也采用 PLC 和人机界面领域。嵌入式操作系 统具有通用特征切割启用， 基本上由一个固定的基本纲领和一些多变的方案组成。 在某种程 度上， 我们相信， PLC 控制系统和嵌入式操作系统具有相同的要求。 准 谈到源编码流行 uCOS - II 的原则， RTC 的微小的， 智能实时操作系统等， 我们提出了一个准的 PLC 程序生成计划。 控制程序代码分为两部分，一是部分程序数据，另一部分是程序算法。程序数据包含逻辑数 据，变量，物理资源，系统常数，通信缓冲区等，而方案由固定结构算法方案，特别控制算 法，基本程序设置分等等。计划汇总数据和程序算法共同构成了完整的控制程序代码。 IV.应用拟在工业 PLC 控制 准 PLC 的概念及相关技术已成功应用于大规模的工业阀门控制系统。其目的和工作环境阀 可根据不同的工程不同要求，以及控制方式，功能和演出也可能是多方面的，从而必然导致 设计不同个案的特殊控制系统。大比例阀可分为三大类，他们是电动蝶阀，液压蝶阀阀门和 电动流量阀。传统的控制方法是，继电器控制系统是简单的使用形势和 PLC 控制系统应用 于复杂情况。随着自动化技术
，网络的发展技术和嵌入式系统，阀门控制系统面临着巨大的 挑战，现代控制阀系统必须具有特殊的个性特征，例如，功能和特殊的表演。目前，传统 PLC 和一些扩展模块组装在一起实现个人的特点，但在这种方式，含有较少的独立控制系 统的知识，成本高得多，并直接影响产品在市场上的竞争力。现在，我们可以用准的 PLC 作为一个更好的解决方案，而不是传统的 PLC 控制系统。 A. 控制系统的要求 除了在第三节，准 PLCbased 的要求阀门控制系统必须满足以下要求： （1） 支持常见的工业用总线协议在阀门控制领域，如 Modbus 协议等控制制度必须是透 明和开放的外部世界，必须提供连接到标准的人机界面，数码相机和 PLC。 （2） 在应用层提供技术支持，如作为位置/远程调试，远程监控和故障诊断，设计报告， 手册管理等上。 B. 控制系统开发技术框架 显示控制系统的研制技术框架。正如你在图中看到，我们可以清楚地知道发展步骤和技术， 我们应用。在图 3 的上半部分是应用平台支持技术，和下部是应用程序。 图三.控制系统的开发技术框架。 C. 所需的硬件资源分析 我们调查的三个阀门类型，我们发现无论电动蝶阀，液压蝶阀或电动流量阀，他们有类似的 硬件 2010 年第二届国际教育大会技术和计算机（ICETC） V1-129 资源需求， 只有在波动范围的输入和输出端口号不同而且差异非常小。 我们考虑了三种类型 的约阀门，主要研究了开关输入端口数，开关量输出端口，模拟输入端口，模拟输出端口， 相序检测端口和通讯端口，那么我们得到必须所纪录下的端口数，准机时。现在，让我们以 身作则开关输入端口，电动蝶阀需要 12-18 开关输入端口，电动流量阀需要 15-18 开关输入
端口，液压蝶阀号码是 16-19，所以在设计准的 PLC，我们设置 20-24 开关输入端口。在这 样一来，准 PLC 可以适应三个要求阀门的类型，而我们只需要一个准 PLC 的种类嵌入式控 制系统，以适合他们。 D. 控制系统硬件 根据我们的架构在第三节所述，我们开发了一种特殊的准 PLC 的嵌入式控制阀系统。其硬 件包括一个核心和一些外部接口电路。在没有特殊要求的计算能力方面，我们只考虑架构， 资 源 和 微 控 制 器 的 价 格 。 图 四 是 准 PLC 控 制 系 统 的 硬 件 ， 我 们 设 计 使 用 硅 实 验 室 C8051F02X。 图四.所设计的准 PLC 控制系统硬件。 V.结论 准 PLC 是一种妥协和嵌入式系统可编程控制器，结合 PLC 的特点和嵌入式系统观念上的研 究文章， 准的 PLC 控制体系结构和开发步骤系统， 然后设计并实现准 PLC 的阀门控制系统， 包括硬件和软件。该设计的控制系统现