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软PLC技术是目前国际工业自动化领域逐渐兴起的一项基于PC的新型控制技术。与传统硬PLC相比,软PLC具有更强的数据处理能力和强大的网络通讯能力并具有开放的体系结构。目前传统硬PLC控制系统已广泛应用于机械制造、工程机械、农林机械、矿山、冶金、石油化工、交通运输、海洋作业、军事器械以及航空航天和原子能等技术领域。但是,随着近几年计算机技术、通讯和网络技术、微处理器技术、人机界面技术等迅速发展,工业自动化领域对开放式控制器和开放式控制系统的需求更加迫切,硬件和软件体系结构封闭的传统硬PLC遇到了严峻的挑战。软PLC采用开放式体系结构,具有良好的网络通讯能力,能够完成比较复杂的控制任务,可以满足和实现当前和今后工业自动化领域控制系统开放性和柔性的要求,为将来工业自动化向更高层次的集成提供了可靠技术保障。目前美国、德国等一些西方发达国家都非常重视软PLC技术的研究与应用,并开始有成熟的产品出现。
针对软PLC的研究现状和发展趋势,本文建立了Windows环境下开放式软PLC系统。该系统由软PLC开发系统和运行系统两部分组成,实现了PLC程序的编辑、编译、仿真、运行和监控。主要的研究工作和成果如下:(1)广泛查阅国内外相关资料,研究并设计了软PLC的体系结构和系统平台。根据软PLC的结构,使用VC++开发了软PLC集成编辑开发系统,该系统能够完成PLC的梯形图和指令表两种语言的编辑编译功能,PLC程序的仿真,梯形图和指令表两种语言之间的转换。此外,该系统具有数据库管理功能,能够实现事件日志管理,特定事件报警和用户登录管理。
(2)为了配合运行在PC机上的编辑开发系统,研究并设计了软PLC运行系统。根据运行系统的结构和用途,选用特定的芯片并运用Protel电路设计软件设计了运行系统的电路原理图和PCB板图,并对整个电路进行电磁兼容性处理,以减小信号间和外部干扰源的干扰。设计并用C语言编写了软件系统,以配合PC机完成相应的控制功能。
(3)研究了软PLC的实时通讯机制,并建立了相应的通讯协议,包括网络数据传输和PC机与运行系统间的数据通讯。软PLC运行系统与PC机采用网络通讯和串口通讯相结合的方式。为了提高通信程序的效率和强壮性,程序采用了Windows多线程技术进行编写。