工業(yè)自動化上內嵌式PLC的應用研究

陳美鈴

摘 要：本文圍繞工業(yè)自動化控制領域的內嵌式PLC應用問題進行分析與研究，首先對內嵌式PLC系統(tǒng)裝置的構成進行了簡要介紹，進而對工業(yè)自動化、智能控制領域中的內嵌式PLC應用優(yōu)勢進行分析，作為數(shù)字化→數(shù)據(jù)化→云端生態(tài)鏈的前端數(shù)據(jù)傳感器具有舉足輕重作用，最后簡要介紹了內嵌式PLC選型方面的基本規(guī)則，望能夠引起各方重視與關注。

關鍵詞：工業(yè)自動化；內嵌式PLC；應用

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A

1.內嵌式PLC構成

內嵌式PLC是指在特定嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)PLC相關梯形圖編程語言、c/c++、Visual Studio VB.NET/C#、LableView等各種通用編程或專用語言可以開發(fā)設計，從而使特定裝置能夠在自身專用功能得以實現(xiàn)的基礎之上具有PLC裝置通用的相關功能。在ARM等芯片中引入內嵌式PLC系統(tǒng)功能后，整套系統(tǒng)裝置能夠體現(xiàn)體積小、反應速度快等優(yōu)勢，同時也能夠避免傳統(tǒng)PLC裝置在實際應用中存在的數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)傳遞通信、定位等一系列新形勢下出現(xiàn)的問題與不足，內嵌式PLC強調以通用編程快速化，強化過程控制的預算能力，并面向系統(tǒng)提供具有開放式特點的擴展結構，增加了網絡互連的數(shù)據(jù)傳輸處理功能。不但如此，內嵌式PLC系統(tǒng)裝置還具有PC單機、大型PLC的相關功能優(yōu)勢，如運算速度快，軟件功能全面，操作靈活性高，可處理控制算法等復雜度高的數(shù)值處理，因此能夠為解決對象控制問題提供具有通而專特點的開發(fā)平臺。

在工業(yè)自動化控制領域中，內嵌式PLC的構成主要包括兩個部分，第一是操作系統(tǒng)，第二是應用系統(tǒng)，實現(xiàn)小型工業(yè)自動化控制多任務系統(tǒng)。內嵌式控制器是一個超小型的計算機系統(tǒng)，以內嵌式操作系統(tǒng)為軟件平臺，PLC運行系統(tǒng)通過PLC虛擬機實現(xiàn)，作為應用系統(tǒng)嵌入在操作系統(tǒng)中，用戶通過編寫應用程序，執(zhí)行控制輸出。同時，內嵌式PLC控制器非常方便實現(xiàn)多機聯(lián)網，其網絡控制系統(tǒng)框圖如圖1所示。

嵌入式開發(fā)系統(tǒng)即以PC單機為基礎，基于Windows操作系統(tǒng)平臺，提供內嵌式PLC應用程序的編寫環(huán)境以及編譯調試環(huán)境。開發(fā)系統(tǒng)的主要功能是為用戶提供可利用的標準化編程語言，進而支持特定應用控制程序的編程操作。同時，開發(fā)系統(tǒng)還能夠為用戶提供測試仿真工具，以及時驗證并對控制程序正確性進行驗證。在內嵌式PLC系統(tǒng)中，開發(fā)系統(tǒng)的主要構成包括以下幾個部分，第一是編譯器，第二是編輯器，第三是通信接口，第四是調試環(huán)境。內嵌式PLC系統(tǒng)裝置運行框圖如圖2所示。用戶可以在編輯器中完成對嵌入式系統(tǒng)的程序編程工作，然后在編譯器中進行編譯，剔除編程語言中的語法錯誤，然后生成中間代碼，經調試無誤后可下載至內嵌式PLC系統(tǒng)中以供使用。運行系統(tǒng)在內嵌式PLC系統(tǒng)中的主要功能包括系統(tǒng)配置、輸入信號處理、PLC程序循環(huán)調用、數(shù)值計算以及控制信號輸出這幾個方面，同時在工業(yè)自動化控制領域實踐中，根據(jù)需要設置網絡，嵌入式PLC系統(tǒng)還能夠通過現(xiàn)場總線（ProfiBus、eCat、EtherNet、TCP/IP等）實現(xiàn)與云端數(shù)據(jù)服務的實時通信。

2.內嵌式PLC應用優(yōu)勢

（1）控制功能先進

在工業(yè)自動化控制領域操作實踐中，先進的控制功能與控制技術的實現(xiàn)必須依托于良好的模糊邏輯技術以及網絡控制技術，且還需要配備一套功能強大的浮點處理器內存作為支持，而內嵌式PLC裝置恰好可以滿足上述要求。

（2）通信接口良好

常規(guī)PLC系統(tǒng)裝置所配置與外部設備的連接接口為專用式，但內嵌式PLC系統(tǒng)裝置具有擴展多種通信總線的特點，能夠滿足多個網絡通信接口，具有一定的通用性特點，僅需提供通信軟件驅動程序和相應的硬件接口即可正常投入使用，因此在工業(yè)自動化控制領域中適應性良好。

（3）實時性分析

強大的計算能力和極高的數(shù)據(jù)傳輸量，內嵌式PLC系統(tǒng)裝置能夠及時收集經由現(xiàn)場傳感器采集的各種數(shù)字信號以及模擬信號，并通過對各類信號進行分析的方式準確檢出并評估故障狀態(tài)，以把握相應工業(yè)自動化設備的運行狀況。

（4）高效性

在工業(yè)自動化控制領域中，內嵌式PLC系統(tǒng)裝置能夠面向系統(tǒng)提供多樣化的工作平臺，促進生產效率的提升，并促進工業(yè)自動化工程平臺快速發(fā)展，對工程平臺實施以及項目遷移有重要作用，同時兼具靈活性以及開放性的特點。內嵌式PLC建立在一定的操作系統(tǒng)平臺上，通過軟件應用編程實現(xiàn)計算、控制、存儲以等功能，通過I/O接口以及現(xiàn)場總線等物理設備完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集以及信號的輸出，并充分地發(fā)揮了系統(tǒng)的網絡通信能力，實現(xiàn)PLC與Internet網絡的連接，增強了PLC的組網能力和通信能力。

（5）智能化、靈活性

根據(jù)應用場合輕松調整PLC性能，靈活性強，全套PLC產品采用統(tǒng)一設計，適于各種控制應用，采用統(tǒng)一的編程軟件，輕松上手，節(jié)省成本，可以高效控制自動化系統(tǒng)，提高產品智能控制水平。

結語

在我國社會經濟快速發(fā)展與更新的背景下，工業(yè)自動化方面的功能需求更加系統(tǒng)與具體。工業(yè)企業(yè)必須不斷引入并更新控制技術與方案，以促進工業(yè)自動化控制效果的提升。內嵌式PLC系統(tǒng)技術的應用對改善工業(yè)自動化控制效率而言有非常積極的作用與價值。相關企業(yè)以及工作人員必須充分認識內嵌式PLC在工業(yè)自動化領域中的重要意義，對內嵌式PLC系統(tǒng)裝置的特點、構成以及選型規(guī)則等關鍵問題進行深入分析，以結合工業(yè)自動化控制需求選擇最佳的內嵌式PLC系統(tǒng)方案，實現(xiàn)對工業(yè)自動化生產程序的動態(tài)控制與監(jiān)督，促進工業(yè)自動化水平的提高以及企業(yè)的快速發(fā)展。

參考文獻

[1]廖義奎，李智，周娟，等.一種適用于微型PLC的嵌入式操作系統(tǒng)設計[J].測控技術，2012，31（1）：79-82.

[2]唐亮，簡毅.基于PC+運動控制器的內嵌型PLC設計與研究[J].機電一體化，2009（1）：59-61.