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浅谈基于Linux系统的软PLC设计

浅谈基于Linux系统的软PLC设计

点击数:7799 次   录入时间:03-04 11:35:59   整理:http://www.55dianzi.com   其它PLC应用
③ 同步配置,这部分是要配制各个模块之间的同步性。为了保证数据的传输,必须让模块之间同步。

④ 实时性配置,软PLC 可以运行在3 种模式:正常模式、软实时模式和硬实时模式,设计时可以根据具体情况选择其中的一种模式。

对于每个具体的设计来说,需要对配置文件中的几个部分进行配置。

(3) 人机界面模块(HMI),用户和软PLC 之间的互动模块。通过友好的人机界面,用户可以控制软PLC 的调用和开关,同时可以查看软PLC 各个状态点的状态。在Linux 下,可以使用GTK 或者TCL/TK 进行设计。本设计由于整个数控系统的需要,采用了TCL/TK 进行设计。因为软PLC 的其他部分是用c语言进行设计,因而在用tcl/tk设计的人机界面模块和软PLC 之间,需要设计一个TCL/TK 的扩展模块作为两种语言之间的接口,这样在界面上就可以用TCL 语言调用C 语言编写的软PLC 函数。现阶段本设计主要完成了常用的PLC 图形语言梯形图和两种文本语言IL 语言和ST 语言的设计,因而人机界面可以分为两种,梯形图的编辑运行界面和文本编程的监控界面。

① 梯形图界面,在梯形图界面上,用户可自由拖动如开关、计时器等各种器件进行自主编程,从而实现在线编程。在界面上右侧是状态栏,可以对各种状态点的控制和状态显示,如将状态点B1 状态置1,则需单击B1 前的小方框。界面的上方是菜单栏。用户可通过菜单的选择进行编辑、保存、打开等功能,编辑完毕,按下Run 键,TCL/TK 的底层程序将会检测状态点状态,并根据元件种类进行逻辑运算,这些直接使用TCL/TK 编程就可以实现。而Exit 键则是退出软PLC,当按下该键时,将会设置全局变量Quit = 1 并传递给关闭模块Plcshutdown。关闭模块将关闭所有在运行的软PLC模块,并杀死共享内存上的信号量。

② 文本编程监控界面。文本语言相对不够图形语言直观,设计监控界面,可以从监控界面上调用所需要的文本程序,同时对各个状态点的状态进行显示和控制。

(4) 文本编辑模块,用户PLC文本程序的编辑模块,使用文本编辑器即可实现。用户使用符合61131-3 标准的编程语言编写控制应用程序。编辑好的模块将会被软PLC 的编译器所编译,生成可执行代码。

(5) 逻辑模块,软PLC 的核心模块,它包括IEC61131-3编译器和数据处理模块。IEC61131-3编译器将编译用户编辑好的文本应用程序,首先将PLC 的代码编译成C 语言,然后再调用GCC 将程序和软PLC的链接库编译成目标文件,同时显示编译结果的正确性,将编译的错误信息及警告信息反馈给用户。

文本编辑模块与编译模块在软PLC 运行时,不会作为调用模块。软PLC只调用最后生成的可执行模块。数据处理模块执行对各种浮点型数据的操作,功能包括PID控制、按一定的比例缩放数据大小等。

(6) 通信模块(Communication module),主要负责软件的网络通信协议等的实现,借助与操作系统的结合构建网络服务器,实现强大的网络服务功能,实现Modbus 等总线协议的总线控制功能。

(7) I/O 模块,软PLC与物理IO连接的模块。通过IO 模块,软PLC 的状态点与硬件的IO 点一一对应,软PLC 可以通过IO 模块直接读写PC104 上IO扩展板的IO 点,实现对I O 点的读取和控制。

( 8 ) 关闭模块(Plcshutdown),由于本设计采用了多模块化设计和共享内存通信机制。因而软PLC退出,需要关闭所有正在运行的模块和杀死共享内存上的信号量。关闭模块提供了Quit的全局变量, 当Quit=1,将运行关闭模块中的程序关闭所有的软PLC 模块和杀死共享内存的信号量。

以上是根据需要设计的一些模块,根据用户需要还可以增加一些模块,如记录模块,数据库连接模块等,这些模块将会记录软PLC 的工作记录和保存软PLC 的数据记录。这些有待进一步的开发和设计。设计好各个模块,软PLC 的工作流程可如图3 所示。

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