基于嵌入式PLC運(yùn)動(dòng)控制器開發(fā)及其風(fēng)機(jī)控制應(yīng)用研究

王欣

（武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 武漢 430073）

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)械生產(chǎn)自動(dòng)化、智能化發(fā)展特征日益突出，將PLC運(yùn)動(dòng)控制器應(yīng)用于風(fēng)機(jī)控制當(dāng)中，注重對(duì)控制系統(tǒng)功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。為了達(dá)到這一目標(biāo)，需要對(duì)PLC運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)情況進(jìn)行較好的把握，使PLC功能得到較好的發(fā)揮，以滿足風(fēng)機(jī)控制實(shí)際需要。

關(guān)鍵詞：嵌入式PLC；控制器；風(fēng)機(jī)控制

前言：基于嵌入式PLC運(yùn)動(dòng)控制器的開發(fā)，注重對(duì)PLC系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化特征進(jìn)行把握，將其應(yīng)用于風(fēng)機(jī)控制當(dāng)中，能夠提升風(fēng)機(jī)應(yīng)用的智能化水平，從而更好地滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。PLC平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制器功能，需要對(duì)運(yùn)動(dòng)控制器的邏輯控制和運(yùn)算功能進(jìn)行把握，從而保證運(yùn)動(dòng)控制功能得以有效發(fā)揮。

一、嵌入式PLC結(jié)構(gòu)分析

基于嵌入式PLC運(yùn)動(dòng)控制器開發(fā)和應(yīng)用過程中，要對(duì)PLC結(jié)構(gòu)進(jìn)行把握，從而保證嵌入式PLC系統(tǒng)功能得以實(shí)現(xiàn)。一般來說，嵌入式PLC結(jié)構(gòu)是一種開放式的結(jié)構(gòu)，在PLC內(nèi)核基礎(chǔ)上，設(shè)置驅(qū)動(dòng)接口，從而使用戶對(duì)PLC硬件系統(tǒng)的應(yīng)用，發(fā)揮自動(dòng)化控制功能。關(guān)于嵌入式PLC結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特征，具體內(nèi)容如下：

第一，PLC的核心為實(shí)時(shí)內(nèi)核，在進(jìn)行任務(wù)調(diào)度過程中，能夠使系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)化的處理能力，從而保證控制系統(tǒng)功能和作用得到較好的發(fā)揮[1]。

第二，嵌入式PLC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，要對(duì)驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行把握。驅(qū)動(dòng)程序的應(yīng)用，主要由內(nèi)核提供接口。

第三，嵌入式PLC結(jié)構(gòu)在運(yùn)行過程中，采取了一種梯形圖程序，通過相應(yīng)的運(yùn)算，對(duì)系統(tǒng)指令進(jìn)行處理。

二、嵌入式PLC運(yùn)動(dòng)控制器開發(fā)

在對(duì)嵌入式PLC運(yùn)動(dòng)控制器開發(fā)時(shí)，需要對(duì)開發(fā)流程和實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行較好的把握，這樣一來，才能夠發(fā)揮嵌入式PLC運(yùn)動(dòng)控制器的功能。

（一）嵌入式PLC開發(fā)流程分析

在對(duì)嵌入式PLC開發(fā)過程中，主要從底層硬件開發(fā)、驅(qū)動(dòng)開發(fā)和梯形圖開發(fā)三個(gè)方面入手，其開發(fā)的關(guān)鍵點(diǎn)在于驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)[2]。

1、PLC底層硬件設(shè)計(jì)

在對(duì)嵌入式PLC底層硬件設(shè)計(jì)過程中，要保證PLC硬件具有較為靈活的拓展性，能夠根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行需要，對(duì)PLC硬件進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以保證系統(tǒng)性能得到較好的發(fā)揮，所以需對(duì)I/O接口進(jìn)行合理的利用，對(duì)信息傳輸通道進(jìn)行較好的分配。

2、用戶驅(qū)動(dòng)開發(fā)

用戶驅(qū)動(dòng)開發(fā)設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于嵌入式PLC系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)具有重要的影響。驅(qū)動(dòng)開發(fā)采取了嵌入式PLC內(nèi)核，并且借助于PLC內(nèi)核，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)接口連接。

驅(qū)動(dòng)開發(fā)，還需要將驅(qū)動(dòng)任務(wù)進(jìn)行合理的分配，保證驅(qū)動(dòng)運(yùn)行過程中，PLC的控制功能得到較好的發(fā)揮[3]。

3、梯形圖設(shè)計(jì)

在對(duì)梯形圖設(shè)計(jì)時(shí)，需要針對(duì)于PLC系統(tǒng)工作情況，完成設(shè)計(jì)。嵌入式PLC系統(tǒng)開發(fā)過程中，梯形圖設(shè)計(jì)關(guān)系到了PLC系統(tǒng)運(yùn)行流程，在這一過程中，梯形圖與PLC控制系統(tǒng)情況是否具有一致性，會(huì)對(duì)系統(tǒng)功能產(chǎn)生較大的影響。

（二）嵌入式PLC運(yùn)動(dòng)控制器功能實(shí)現(xiàn)

嵌入式PLC運(yùn)動(dòng)控制器硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，為了保證其功能實(shí)現(xiàn)，需要選擇有效的中央處理單元，這一過程中，可以對(duì)性能先進(jìn)的單片機(jī)進(jìn)行應(yīng)用。例如C8051F120單片機(jī)或是8031、8096單片機(jī)等。

嵌入式PLC運(yùn)動(dòng)控制器功能軟件實(shí)現(xiàn)，主要包括了三個(gè)模塊，分別是位置模塊、速度模塊和相應(yīng)的計(jì)數(shù)模塊。位置模塊定位過程中，主要以脈沖數(shù)量進(jìn)行定位，并需要對(duì)脈沖的頻率進(jìn)行控制。位置模塊是一種高速模塊，這就需要保證高

速脈沖精確輸出，通過利用C8051F120單片機(jī)和PCA陣列，可以實(shí)現(xiàn)其功能；速度模塊功能的實(shí)現(xiàn)，需要對(duì)PCA陣列進(jìn)行把握，該計(jì)數(shù)器以一種特定的頻率進(jìn)行循環(huán)技術(shù)，并且當(dāng)計(jì)數(shù)值與模塊數(shù)值一致的情況下，會(huì)使系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)[4]；計(jì)數(shù)模塊功能的實(shí)現(xiàn)，用戶會(huì)對(duì)初始頻率進(jìn)行指定，通過利用PCA模塊，可以對(duì)脈沖頻率進(jìn)行較好的計(jì)算。

三、基于嵌入式PLC運(yùn)動(dòng)控制器在風(fēng)機(jī)控制中的應(yīng)用分析

嵌入式PLC運(yùn)動(dòng)控制器在風(fēng)機(jī)控制中應(yīng)用時(shí)，需要對(duì)風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)任務(wù)進(jìn)行把握，并能將風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)任務(wù)進(jìn)行合理分配。

通過利用接口函數(shù)和PCA可實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)位置模塊驅(qū)動(dòng)開發(fā)。可以應(yīng)用于風(fēng)機(jī)底層硬件初始化，PCA模塊則針對(duì)于I/O初始化。在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)過程中，利用非實(shí)時(shí)性的接口，風(fēng)機(jī)控制過程中的底層硬件配置可以在這一接口實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)?shù)讓佑布渲迷O(shè)計(jì)完成后，需要針對(duì)于風(fēng)機(jī)控制的調(diào)速接口進(jìn)行設(shè)計(jì)。用戶對(duì)初始頻率進(jìn)行指定，并對(duì)這一段內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行設(shè)置，從而對(duì)該段的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。一般來說，每一次頻率線性的變化，會(huì)在PCA內(nèi)進(jìn)行下一次的脈沖調(diào)節(jié)，這就需要對(duì)PCA中的數(shù)值進(jìn)行重新更新，且會(huì)導(dǎo)致CPU的消耗增大。為了解決這一問題，就需要對(duì)PCA中的任務(wù)進(jìn)行合理的分配。通過利用PLC運(yùn)動(dòng)控制器，可以設(shè)計(jì)合理的調(diào)速方案，并對(duì)每一周期的變化值進(jìn)行確定，從而保證脈沖信號(hào)的科學(xué)性和合理性。除此之外，為了保證風(fēng)機(jī)控制目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，位置模塊在設(shè)計(jì)過程中，需要利用到PLC的D寄存器和S線圈，保證控制更加靈活、可靠，以滿足風(fēng)機(jī)控制需要。

結(jié)論：嵌入式PLC運(yùn)動(dòng)控制器在應(yīng)用過程中，其具有較強(qiáng)的靈活性，能夠更好地滿足控制需要。在將PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用于風(fēng)機(jī)控制當(dāng)中，要注重對(duì)位置模塊、速度模塊和計(jì)數(shù)模塊進(jìn)行較好的設(shè)計(jì)，從而保證其控制功能得到有效發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)

[1] 付子鑫，李璇，周純杰. 基于嵌入式PLC的運(yùn)動(dòng)控制器實(shí)現(xiàn)[J]. 可編程控制器與工廠自動(dòng)化，2015，01：29-34.

[2]《煤礦機(jī)械》2011年總目次索引[J]. 煤礦機(jī)械，2011，12：263-280.

[3] 許家忠，王東野，溫武，張浩. 基于嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器的鉆床控制系統(tǒng)[J]. 自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2010，10：19-21+36.

[4]《制造業(yè)自動(dòng)化》2010年總目錄[J]. 制造業(yè)自動(dòng)化，2010，15：219-236.