1.总体框架设计
软PLC工业控制系统可以利用工业控制计算机作为硬件平台,采用Windeows NT、Windeows XP等作为系统软件平台。利用通用I/O板卡和I/O接线端子板或者各种现场总线卡、远程I/O模块等与现场测控设备连接,实现信号的输入和输出。软PLC编程系统开发的用户应用程序也被运行系统解释执行,最后将执行结果送到输出通道,实现预定的控制功能。该类系统典型的控制方案如图
基于工业PC的软PLC控制系统能够充分利用PC丰富的软、硬件资源,操作简单,易于构件现场总线控制系统和网络控制系统。这种控制系统在综合自动化及管-控一体化等领域有广泛的应用。根据软PLC的原理,可以设计如图
2.编程系统设计
采用IEC 61131-3标准来设计软PLC控制系统的编程系统是工控发展的趋势。编程系统实现了对整个工程的管理、资源配置和程序组织单元的编辑调试功能。工程管理功能提供了整个工程所需文件的管理,在工程中,可以利用多种语言来实现控制功能。好的编程系统可以支持IEC 61 131-3标准的所有编程语言。调试工具包含编译和调试功能。编译功能将用户创建的图形或文本程序编译成运行系统可以执行的目标代码,同时也提供了语法、语义的检查功能。通过调试功能,用户可以下载程序,并在线仿真和调试。
3.运行系统设计
软PLC的运行系统主要负责为应用程序分配内存,把该应用程序加载到分配好的内存里,然后开始执行该程序的指令。如果该程序要求位于底层的操作系统提供服务,该运行系统还必须负责处理有关的服务请求。例如,如果应用程序要进行文件I/O操作,运行系统就必须向它提供一种与磁盘控制器进行通信并提供读/写访问的机制。对那些用机器指令编写的程序来说,计算机本身就是一个运行系统。程序的指令由物理CPU在机器级上执行,指令执行的具体过程由操作系统管理。那些指令不是由物理CPU来直接执行的程序,需要一个完全由软件构成的运行系统。在这种情况下,程序的指令将由一台虚拟机来执行。虚拟机类似于计算机的一个软件程序,它会像真正的处理器那样取出并执行程序指令,但两者的区别在于虚拟机的指令执行过程发生在软件级而不是硬件级,即指令是由软件而不是硬件执行的。虚拟机是由一套规范定义的,虚拟机不是某个特定的软件实现,而是一套规则。如果想编写一个具体的虚拟机实例,就必须遵守相应的规范,虚拟机可以用任意一种程序设计语言实现在任意一种硬件平台上。符合IEC 61 131-3标准的虚拟机支持相应的程序组织单元,另外还支持用户开发的各种函数和功能。
在软PLC运行系统中,I/O驱动模块十分重要。这些模块可以完成对各种I/O硬件的驱动,I/O硬件可以是各种板卡设备、智能I/O模块等,也可以是智能仪表或者控制器。现在大多数的硬件制造商都为自己生产的硬件提供了相应的驱动函数,这种驱动函数多以动态链接库的形式给出。作为用户,只要将硬件驱动函数的定义和其中的参数弄清楚就可以直接调用了。在函数调用时,要特别注意参数的类型。
软PLC软件KingACT
1.KingACT功能特点
KingACT是北京亚控科技发展有限公司推出的全新的基于PC的过程控制软件。它充分显示了控制功能丰富、系统组成灵活、扩展方便等优点。目前版本更新到2.0,其主要技术特点如下。
全面遵循国际标准IEC 61131-3,性能更加稳定可靠。
提供梯形图(LD)、功能块(FBD)编程。
可视化图形编程,更加直观、灵活。
常量直接使用,无须定义。
采用I/O映射机制,使编程和I/O彻底分离,增强程序的重用性。
支持用户使用LD、FBD编写自定义的IEC功能块和函数。
提供更多的过程控制算法和模拟量处理功能块,且使用更加简单。
程序打印和打印预览。
多任务(TASK)管理机制。
提供外部接口,允许用户使用C++编写自己的控制算法。
双机冗余,提高控制系统的安全性和稳定性。
双网冗余,提供通信的安全性。
强大的调试功能和在线功能。
在线动态编辑、动态下载。
提供OPC服务器,实现开放的数据接口。
提供更加广泛的I/O设备支持。
2.KingACT组成
KingACT 1.5的开发系统的操作界面如图所示,由标题栏、菜单栏、工具栏、工程管理器、可视化编程窗口、信息窗口、状态栏组成。标题栏的下面是菜单栏和工具栏,工具栏的下边有两个窗口,一个是工程管理器窗口,另一个是可视化编程窗口,再下面是信息窗口,用于显示编译调试在线的相关信息。屏幕的最底端是状态栏。具体介绍如下。