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基于 VxWorks 的分布式软 PLC 平台研究与实现
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基于VxWorks操作系统的嵌入式实时PLC设计
来源:电源网
作者:和静
随着数字信息技术和网络技术的高速发展,人类正步入一个崭新的后 PC
时代。这个时代的主要特点是无处不在,并不断地向科研生产及人类生活的各个方面渗透。而可编程控制器(PLC)对机床开关量信号进行控制时可靠性高,使用方便,在大多数数控机床,特别是经济型数控机床中,要求的输入输出点数不多的情况下得到广泛应用。在兼用PC
机系统资源的情况下,采用非实时多任务操作系统(如Windows)时,Win32 API 的设计可以满足多控制点复杂的数控功能要求,但由于Windows
的分时性,没有考虑到实时环境的开发用途,其系统调用的效率不高,不能满足数控系统高实时场合PLC 控制的实时性要求。
作为一运行在目标机上的高性能、可裁减的,目前以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域。
本文基于 VxWorks 操作系统,提出了基于VxWorks 的嵌入式实时PLC 设计的方法与应用,利用VxWorks
的开放性、模块化和可扩展性的系统结构特性以及多线程/多任务的系统环境来达到高实时要求的PLC
控制,在保证实时性的同时,实现多点位、复杂功能的PLC系统控制目标。
1、传统 PLC 系统的结构
相比较传统的的基于通用工业 PC 的工业PLC,其数控系统PLC 硬件包括:工控机及其外围设备,基于ISA
总线的开关量输入输出接口卡,光电隔离模块,继电器输出模块。其结构如图1 所示。
工控机采用 Windows 等,数控系统的人机界面、数控代码处理、轨迹划、参数管理以及PLC 控制都通过工控机由软件来实现,不需要独立的NC
控制器,减少了数控系统对硬件的依赖,有利于提高系统的开放性。I/O 输入输出信息通过PC 机I/O 接口卡实现主机与伺服接口模块和I/O
接口模块之间的信息交换,PC 机I/O 接口卡基于ISA或PCI 的总线。虽然其相较最初的单片机的控制加入了工业PC 来拓展其开放性,但是由于没有充分利用PC
机系统资源,而开发和运行都采用的非实时多任务操作系统(如Windows,Linux)时,其设计没有考虑到实时环境的开发用途,其系统调用的效率不高,数控系统PLC
控制不能满足一些高精度场合的实时性要求。
2、基于嵌入式系统的实时PLC 系统结构
嵌入式实时 PLC 系统,一般由开发系统和实时运行系统两部分组成,是相互独立而又密不可分的两个系统,可以分别单独运行。开发系统基于PC
机,建立在Windows 操作系统平台之上,提供了PLC 应用程序的编写及其编译调试环境。开发系统与实时运行系统的通讯一般通过RS232
接口来实现。如果嵌提供网络服务,也可以通过以太网、Modbus 或CAN 总线进行通讯。应用程序编写完并编译调试无误后通过RS232 或TCP/IP
通信协议下载到嵌入式系统。实时运行系统则用于完成系统配置、输入信号处理、循环调用PLC 程序及控制信号输出等操作,并且可以通过现场总线或TCP/IP
通信协议与硬件层(I/O)实现通信。
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