嵌入式PLC編程軟件設(shè)計探討

孫建宇 唐山開元焊接自動化技術(shù)研究所有限公司

1 嵌入式PLC的定義

嵌入式PLC編程設(shè)計是一種工廠常見的一種控制系統(tǒng)，主要是面對工廠中技術(shù)人員使用設(shè)備時的一種簡潔的控制指令。PLC可以將流水線上的一些硬件的設(shè)備的操作轉(zhuǎn)化為一種可以通過計算機(jī)指令完成的一種方式，從而達(dá)到讓技術(shù)人員不用親身到設(shè)備的操作去進(jìn)行手工操作，不僅費(fèi)時費(fèi)力，而且還影響工廠的工作效率。工廠的技術(shù)人員利用梯形圖語言將PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)，使PLC軟件控制系統(tǒng)可以滿足現(xiàn)階段的工程設(shè)備的需求，從而形成了可編程邏輯控制，也就是PLC系統(tǒng)。為了控制成本、提高效益、增加產(chǎn)品的個性，在可編程控制系統(tǒng)中出現(xiàn)了IPC、單片機(jī)PLC等等。經(jīng)過這些軟件的搭配使用，可以達(dá)到企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃。

2 嵌入式PLC編程軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

嵌入式PLC的主要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有嵌入式PLC終端用戶、梯形圖文件的編輯器、AOV圖像射算法、語句文件編輯器、通信模塊、嵌入式PLC平臺。在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中PLC中的數(shù)據(jù)信息最多出現(xiàn)的形式就是文件，這樣用戶在使用操作的時候，通過簡單的鼠標(biāo)操作就就可以完成梯形圖符的使用，從而形成對PLC可編程控制器的建立、修改、保存、刪除等等操作。針對特定的圖文編輯的過程中，一般是使用文件編輯器，這樣不僅操作簡單移動，而且不用對文件的反復(fù)修改，同時還可以對文件進(jìn)行創(chuàng)建、修改和儲存。AOV的映射算法是可以將數(shù)據(jù)圖文裝換成可以在軟件系統(tǒng)中運(yùn)算的一種數(shù)字信號，這樣是PLC軟件控制的重點(diǎn)，數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化成功率直接決定著對設(shè)備的運(yùn)行判斷。在這個信息和梯形圖符轉(zhuǎn)化的過程中要注意語法指令的正確、對應(yīng)的指令、指令的運(yùn)算和主要的文本生成。在各個場合中通信功能是必不可少的，而將實(shí)際的信息轉(zhuǎn)化為計算機(jī)運(yùn)算的數(shù)據(jù)也是重要的一個環(huán)節(jié)。主要有PLC可以將不同的嵌入式編程程序下載下來在一些可編程處理的平臺中進(jìn)行處理。還有就是在嵌入式PLC的軟件調(diào)試過程中需要對數(shù)據(jù)出路的一種監(jiān)督和調(diào)取，通過使用特殊的計算機(jī)設(shè)備從通訊端口將數(shù)據(jù)采集出來，通過數(shù)據(jù)的分析可以針對性的調(diào)整可編程編程器中存在的問題，不斷完善PLC軟件設(shè)計要求。

3 嵌入式PLC編程軟件的設(shè)計

3.1 系統(tǒng)的設(shè)計

嵌入式PLC編程軟件的系統(tǒng)設(shè)計主要有兩方面，一個是PLC軟件的硬件設(shè)施，主要是軟件的使用過程中的一些集體操作，還有一個就是軟件設(shè)計，通過軟件設(shè)計可以修正產(chǎn)品的形狀和色彩等等，總之PLC軟件的開發(fā)離不開這兩者的互相搭配。

PLC編程系統(tǒng)中主要是各個模塊的設(shè)計、PLC主機(jī)和各個現(xiàn)場監(jiān)控點(diǎn)的反饋，在PIC運(yùn)行中通過CAN總線將各個模塊連接在一起，并通過CAN總線連接各個現(xiàn)場監(jiān)控點(diǎn)的信息源，現(xiàn)場監(jiān)控的設(shè)計模塊都分布于工廠的各個位置，這樣通過信息數(shù)據(jù)的采集將工廠各個位置的實(shí)際情況通過CAN總線傳輸?shù)絇LC的各個模塊，通過?？紝?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為，可以簡單識別的處理信號反饋到PLC的主機(jī)中，然后人們就可以通過PLC主機(jī)的屏幕顯示，來判斷工程的各個施工過程中都發(fā)生了什么事情。

微處理器是PLC控制系統(tǒng)中一個重要的硬件設(shè)備，傳統(tǒng)的微處理器由于儲存的信息量較少，使用時工作效率不高，而且容易卡頓和死機(jī)，為了解決這一問題，我們設(shè)計了一款低能耗、高效率、32位的微處理器，這樣不僅可以解決儲存空間不足的問題，而且能夠有效的提高PLC系統(tǒng)的控制效率。同時為了滿足未來產(chǎn)品開發(fā)的需要，我們在設(shè)計的時候，還為本編程處理器留了一定的硬件、軟件的拓展空間，就是說隨著科技的發(fā)展，傳統(tǒng)的PLC軟件技術(shù)要退伍，為了節(jié)約能源，我們可以對原有的可編程控制系統(tǒng)進(jìn)行升級處理，這樣既節(jié)約了資源，還使PLC可編程控制器能夠?qū)Ξ?dāng)下的一些產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計制造，還不至于落后淘汰的慘劇。

3.2 硬件的設(shè)計

3.2.1 主控制模塊設(shè)計

主模塊控制包括實(shí)時的電子復(fù)位時鐘、實(shí)時的復(fù)位電路和LPC主控制器等等，其中主控制器主要是負(fù)責(zé)對其他模塊信息的收集、對信息的處理、對信息的分析匯中、軟件系統(tǒng)的計算，LPC主控制器作為中心，在實(shí)際的應(yīng)用過程中主要是實(shí)時復(fù)位的電路和實(shí)時的復(fù)位時間，來實(shí)際行啊精準(zhǔn)的控制各個模塊的基本信息的。過去的主控制模塊還是通過外界電源的形式進(jìn)行工作的，本文設(shè)計的該P(yáng)LC軟件系統(tǒng)中的主模塊可以接入一個5V的電源，實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)行。在主控制器的實(shí)際工作中我們可以實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的同時處理，極大提高了處理軟件的工作效率。

3.2.2 儲存模塊的設(shè)計

過去的PLC儲存模塊的儲存量太小，在一個儲存模塊中只能儲存一個可編程的控制系統(tǒng)，在需要其他編程系統(tǒng)運(yùn)行時，就需要將儲存模塊中原有的系統(tǒng)刪除，再安裝新的可編程控制系統(tǒng)，這樣的工作效率是極低的。不僅會影響其他產(chǎn)品的工作進(jìn)度，對產(chǎn)品的質(zhì)量也沒有辦法進(jìn)行保障。我們選用SDRAM儲存硬件設(shè)備中的32位儲存器，通過在使用的過程中還要注意對存儲模塊接入的電流。該儲存器的工作電壓是2.3和7.6伏之間，最大可以通過的電流是9毫安。

3.2.3 CAN 通訊模塊的設(shè)計

在CAN總線的通訊模塊中采用電氣隔離的一種CAN收發(fā)芯片CTM，該芯片要可以將現(xiàn)場監(jiān)控的數(shù)據(jù)信息實(shí)時的轉(zhuǎn)化為編程數(shù)據(jù)，已提供計算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行處理。在通訊模塊的要去中要保障該模塊擁有一定的抗電磁干擾和良好的使用性能，芯片在同一時間內(nèi)要處理110個節(jié)點(diǎn)以上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，所以說芯片的性能也要嚴(yán)格的檢測。其中通訊模塊通過SOI總線和主控制模塊進(jìn)行連接，在傳輸效率中可以提高很多，有LPC主控制模塊中的微處理器將切斷和進(jìn)行的指令發(fā)布到通訊模塊中，然后通訊模塊在根據(jù)微處理器的調(diào)控，對相關(guān)的設(shè)備機(jī)器進(jìn)行一定的操作。

3.2.4 機(jī)器界面的模塊設(shè)計

機(jī)器界面的設(shè)計中主要有電子屏的系統(tǒng)設(shè)計和控制鍵盤的設(shè)計，我們在設(shè)計的過程中還是依據(jù)實(shí)際的工廠情況進(jìn)行設(shè)計，要保證涉及到屏幕的操作簡單明了，將實(shí)際的操作極簡化，這樣可以避免操作中的失誤。在鍵盤的設(shè)計中，我們要考慮到實(shí)際鍵盤的功效，PLC編程控制器的鍵盤不僅可以為電腦中輸入一定的字?jǐn)?shù)和文件，同時通過一定特定的設(shè)計要讓鍵盤可以對一些設(shè)備進(jìn)行直接的操作，這樣就節(jié)省了操作時間，一般的設(shè)計原則幾種不同的鍵進(jìn)行組合，就可以開啟對一項(xiàng)特殊設(shè)備的操作，并進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)。

4 結(jié)束語

綜上所述，我們了解了在嵌入式PLC編程軟件設(shè)計中需要注意那些事項(xiàng)，以及設(shè)計中要突出的那些重點(diǎn)。在文中介紹了一種LPC為核心的微處理器，通過相關(guān)硬件和軟件的更新，我們可以發(fā)現(xiàn)在以后的PLC設(shè)計中更多的偏向于消費(fèi)者的實(shí)際需求。