淺析PC-Based PLC架構(gòu)系統(tǒng)的應(yīng)用技巧

時間:2009-10-29

來源:中國傳動網(wǎng)

導(dǎo)語:PC-Based PLC也稱嵌入式控制器,它不再像IPC那樣以機箱加主板為主體結(jié)構(gòu),再搭配諸如A/D、D/A、DI/DO等功能I/O板卡的組合產(chǎn)品,而是一個獨立的基于嵌入式PC技術(shù)的專用系統(tǒng)

  PC-Based PLC也稱嵌入式控制器,它不再像IPC那樣以機箱加主板為主體結(jié)構(gòu),再搭配諸如A/D、D/A、DI/DO等功能I/O板卡的組合產(chǎn)品,而是一個獨立的基于嵌入式PC技術(shù)的專用系統(tǒng),適合應(yīng)用于小型的SCADA系統(tǒng)。為了使其具備PLC的優(yōu)勢特性,PC-Based PLC也可使用梯形圖編程,因此,PC-Based PLC將會更加開放和標(biāo)準(zhǔn)化,能適應(yīng)更加復(fù)雜的控制和管控一體化信息的需求。   AI(Analog Inputs)的多寡對系統(tǒng)的運行的實時性和穩(wěn)定性有較大的影響,尤其是當(dāng)AI模塊較多時其影響更大。主要原因為:I-8000模塊的CPU僅僅是一款主頻只有40MHz的80188的控制器,其數(shù)據(jù)處理能力、存儲空間有限,導(dǎo)致其運算、邏輯處理以及事件響應(yīng)的快速性就沒有IPC那么強大,由于CPU要完成一次A/D的整個過程必須要進(jìn)行采樣、保持、同步、轉(zhuǎn)換、存儲、處理以及運算等一系列的過程方可完成,比較費時,因此,當(dāng)要完成的AI通道數(shù)較多時,必然會影響采樣的實時性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通常而言,在一個I-8000模塊中,一般不要超過兩塊如I-8017H系列的AI模塊為佳。   繼電器輸出模塊對整個系統(tǒng)的影響最大,處理不好,將會導(dǎo)致整個系統(tǒng)崩潰和經(jīng)常出現(xiàn)當(dāng)機、主機板燒壞等現(xiàn)象,由于I-8000模塊的供電一般為10~30VDC,總的輸入功率為20W,不像IPC的輸入功率為250W那么大,假如繼電器輸出模塊尤其是大功率繼電器模塊插放的太多,由于系統(tǒng)供電能量不足,將會導(dǎo)致其輸出不正常,控制系統(tǒng)經(jīng)常誤動作,導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰、當(dāng)機,甚至?xí)?dǎo)致主控板燒壞,使系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性以及可靠性存在許多隱患因素。一般而言,像I-8060、I-8058、I-8063、I-8064、I-8065、I-8066、I-8068、I-8069等不要超過兩塊,尤其是I-8060、I-8063、I-8064、I-8065、I-8069這些功率模塊最好為一塊。假如系統(tǒng)要控制的功率繼電器較多,可以采用普通光隔開關(guān)量輸入/輸出模塊如I-8042利用多級放大的原理連接。   在由PC-Based PLC架構(gòu)的控制系統(tǒng)最為重要的一個環(huán)節(jié)便是與上位機進(jìn)行的實時數(shù)據(jù)通信過程,而這一環(huán)節(jié)往往是制約系統(tǒng)實時性和穩(wěn)定性的因素,它容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)瓶頸。因為上位機通常為Windows操作系統(tǒng),應(yīng)用程序一般有人機交互界面和實時顯示界面,而往往將人機交互界面和實時顯示界面設(shè)計為前臺窗口,數(shù)據(jù)通信、分析以及存儲設(shè)計為后臺運行,但Windows 并不是作為實時操作系統(tǒng)設(shè)計的,是搶先式、多任務(wù)、基于消息傳遞機制的操作系統(tǒng),但僅憑消息調(diào)度機制,顯然不能滿足實時系統(tǒng)的要求,難以保證準(zhǔn)確實時地完成前后臺控制任務(wù)。因此在Windows環(huán)境中,采用多線程技術(shù),可以有效地利用Windows等待時間,加快程序的反應(yīng)速度,提高執(zhí)行效率。用一個線程管理計算機數(shù)據(jù)通信,另一個線程進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析與存儲,這樣在滿足數(shù)據(jù)連續(xù)采集的同時,增強了系統(tǒng)事件響應(yīng)和通信控制的實時性。   PC-Based PLC與上位機一般采用RS-485、CAN、ModBus或者Ethernet,假如采用RS-485、CAN、ModBus時,則要合理分配通信口,一般RS-485、CAN、ModBus的通信適配器卡有兩個口,因此假如控制系統(tǒng)有兩個I-8000模塊,上位機可以采用一個通信口與兩個下級控制器通信,但是假如有四、六個……,最好將其分成兩組,上位機則采用兩個通信口分別與其通信,上位機采用兩個線程編寫通信程序。 PC-Based PLC的發(fā)展得益于嵌入式CPU、嵌入式操作系統(tǒng)和IEC-61131-3(LD、SFC、FBD、IL、ST)標(biāo)準(zhǔn)化編程語言的發(fā)展,PC-Based PLC具有IPC和PLC的兩重特性,具有PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),又具有IPC的開放式架構(gòu),目前在工控界是IPC、PLC以及PC-Based PLC共存的時代,又是三者逐漸走向融合的時代,隨著嵌入式CPU、嵌入式操作系統(tǒng)以及符合IEC-61131-3國際標(biāo)準(zhǔn)語言開發(fā)工具的發(fā)展,PC-Based PLC或嵌入式控制器將更加開放和標(biāo)準(zhǔn)化,功能將會更加強大、數(shù)據(jù)通信能力將會更強、數(shù)據(jù)處理能力更快。更能適應(yīng)更加復(fù)雜的工業(yè)控制需求。
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