可编程控制器概述Word下载.docx

1、务器。 2.1.2可编程控制器的特点二|可编程控制器实际上是面向用户需要， 适宜安装在工作现场的、 为进行生产控制所设计的专用计算机。因而它和计算机有基本类似的结构，但按其作用它有自己的特点：（1 ）编程简单，使用面向控制操作的控制逻辑语言。比如，梯形图、顺序功能流程图。生产现场的工人易于掌握和使用它，便于普及和应用。（2 ）可靠性高，抗干扰能力强，适于在恶劣的生产环境下运行。它完全不需要一般计算机所要求的环境。因为它采用了很多硬件措施（屏蔽、滤波、隔离等）和软件措施（故障的检测与处理、信息的保护与恢复等），以提高可靠性，适应生产现场的要求。（3 ）系统采用了分散的模块化结构。这不但使之可针对

2、各类不同控制需要进行组合，便于扩展；也易于检查故障和维修更换，从而大大提高了效率。目前较高档的 PC还配有各类智能化模板，如：模拟量 I/O模板，PID过程控制模板，I/O通讯模板，视觉输入、伺服及编码 等专用模板等等，大大提高了 PC的功能与适应性。（4） 由于PC采用了大规模集成电路技术和微处理器技术，故可将其设计得紧凑、坚固、小体积，再加上它的可靠性， PC易于装入机械设备内部，实现机电一体化。（5） 相对于继电器逻辑控制而言， PC可节省大量继电器，故降低了成本且提高了可靠性， 而且用程序来执行控制功能，使其灵活易于修改。这一切都大大提高了其性能价格比。（6） 目前中、高档PC均具有极

3、强的联网通讯能力。通过简单的组合可连成工业局域网，在网络间通讯。并可通过网络连接主控级的计算机， 实现计算机集成制造系统对全厂的自动化生产和管理都能进行控制 。 2.1.3 PLC的应用口目前可编程控制器已广泛应用于交通运输、食品工业、木材加工、采矿、冶金、化工、石油、环保（污水处理）、市政（供水、供热）、电力、水泥生产、机械制造、汽车制造、造纸、 纺织、娱乐等各行各业。如果从PC具体的控制对象和类型来看，它有如下几个方面的特点:（1） 用于顺序逻辑控制这是早期PC与现代PC都具备的基本控制类型。如：电站设备的自动起停、石油化工各种阀门的自动关闭、机床电气控制、高炉上料、货物存取（仓库、停车场

4、） 、电梯控制等各种单机、多机群、自动生产线的控制等。（2） 用于闭环过程控制现代的中高档PC都具有PID控制功能，可监控多个回路进行 PID调节控制，能对温度、流量、位置、速度等进行闭环过程控制，如：锅炉、冷冻、反应堆、自动电焊机等等。（3） 用于机械加工的数字控制和机器人的控制PC能和机械加工中的数控机床与加工中心结合进行数值控制。 PC也用于对自动化生产网络中的机器人进行控制，如自动加工生产线或自动焊接线上的机器人的多维机械动作的控制。（4 ）用于组成多级分布式控制系统PC是组成多级分布式控制系统的底层车间生产级的基本设备。可和其它各级通过工业局域网通讯，以实现全厂自动化生产网络的计算机

5、集成制造系统的生产方式。 目前各大PC生产厂家都分别建立了自己的多级分布式控制系统。据说，美国一些大的 PC厂家：A-B公司、GE公司、GOULD公司等，和美国一些大的计算机厂家： IBM公司、DEC公司、HP公司、MOTOROLA 公司等已表示同意遵守美国 GM公司提出的“制造自动化通信协议（ MAP ） ”。显然这为实现异机通讯，实现计算机集成制造系统（ CIMS ）的规范化创造了条件。 2.1.4 PLC市场状况2003年，中国PLC市场规模达26.8亿人民币，小型 PLC占64%由于中国制造业的高速 发展，市场未来可望保持年 15%勺增长率。在传统的单机设备控制增长的前提下， PLC正

6、在压缩单片机应用市场，挤占 DCS份额，与IPC全面对抗。IPC市中国的PLC市场，仅5汹本土化产品，其他均为国外制造。在压缩单片机市场和场的竞争中，具有现场总线和互连网接入功能的 PLC（尤其是小型PLC）体现出强大竞争力,EASY嵌入式PLC正是在这种市场推动下产生的。 2.1.5嵌入式PLC嵌入式PLC是将PLC内核构建于控制器内， 运用PLC语言开发用户所需产品， 能提高开发速度，降低开发费用，提高控制器的稳定性。嵌入式PLC又称客制式PLC,即根据用户控制需要定制硬件， 以PLC的应用方式解决对象控制问题的专用 PLGEASY嵌入式PLC软件平台具有开发通用、专用 PLC的基本功能，

7、支持 CANbus现场总线、支持通用HMI、组态软件包。EASY嵌入式PLC指令集包括87条基本指令。 2.1.6 嵌入式PLC的开发流程相关工具软件及参考手册：C8051F040数据手册新华龙电子Keil Nision 2单片机集成开发环境德国KEIL公司CANSet网络设置软件科威自控EASYDownhex嵌入加载软件FXGP_WIN_C梯形图编辑软件三菱工控EASY编程手册EASY V1.00 嵌入式PLC软件平台第二节PLC编程语言 2.2.0 PLC指令系统及软件资源PLC是工控行业的通用控制器，具有工控人员熟悉的指令系统和软件资源。PLC指令系统：包括继电器逻辑指令、计时器和计数器

8、指令、整数运算指令和浮点数运算指令、 逻辑运算和数据传送指令、专用算法指令（如 PID指令）等。PLC软件资源：包括输入继电器、输出继电器、中间继电器、计数器、计时器、数据寄存器等。 2.2.1 PLC编程语言无论采用哪种编程语言,PLC最终都是按照指令和软件资源组成的语句表来执行程序的， 由于PLC的应用者大多是工控行业的技术人员， 他们熟悉电气控制图或者信号流程图，因此,PLC的编程语言必须从形式上符合他们的使用习惯。 这样的编程语言才更有利于 PLC的应用。梯形图（ladder）就是与电气控制图相似的一种 PLC编程语言.顺序功能流程图（SFC）就是与信号流程图相似的一种 PLC编程语言

9、.梯形图编程语言和顺序功能流程图编程语言都符合工控行业的国际标准科威公司的嵌入式 PLC选用的编程语言是梯形图语言 .第三节PLC系统软件开发模式PLC运行梯形图语言的监控程序（或系统软件） ，开发模式依硬件而异，就小型 PLC而言,开发使用的语言有汇编和 C语言之分，开发使用的平台有基于嵌入式实时系统 （自制或标准的）及自制前/后台系统模式。 2.3.0 PLC开发语言二jPLC是一种实时性很强的控制器，大量控制具有硬实时的特点。对小型 PLC而言，因追求成本控制的需要，在CPU选择、存储器容量等方面，资源都比较有限。因此在开发语言的选择 上，汇编语言更适合小型 PLC的开发，它具有时序透明

10、、 代码效率高、模块结构配置灵活等优 点。由于硬件成本随半导体技术的高速发展而降低，在小型 PLC中应用的CPU功能与90年代的相比，已很强大。基本上支持 C语言来开发（主要是资源够用）。使用C语言和汇编语言混合编程已成为开发实时性很强的 PLC的基本模式，在中断任务调用等实时性很强或代码利用率较高的程序段使用汇编语言， 而在算法、表达等实时性不强的场合， 使用C则能提高编程的速度。 2.3.1 嵌入式实时系统上开发PLC借助嵌入式实时系统开发 PLC是主令PLC开发的主流模式，其实时内核可选用标准的公开 发行版本，也可以根据自身需要，定制实时内核。Hclinux用于ARM系列芯片为CPU的

11、PLC开发上已取得成功。Hcos/ H用于小型 CPU （如 8位机）上的PLC开发比较合适。自制实时内核体现了 PLC对实时性的完美整合，对于小型 PLC而言，如果对前/后台系统无法容忍，选择自制内核是一个好主意。自制实时内核是一种根据开发需要， 选择合适的硬实时及软实时模式， 配置有限的任务级调度，尤其调度方式上更为灵活。在进程间切换时，牺牲更少的CPU机时，与最终开发的软件 代码绑定时，体现出完美的实时、高效特点。 2.3.2 EASY开发模式二|EASY嵌入式PLC是在自制实时内核基础上， 直接用汇编语言编写的， 运行在51单片机上（F040）。第四节PLC的通信信息化技术的深深溶入自

12、动化技术之中， PLC即使是小型PLC也必须具有很强的网络能力,各家PLC制造商都有自己的现场总线及工业以太网接口及通信软件。二 2.4.0 Profibus二ProfiBus 是由西门子公司开发的一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信 与控制的现场总线技术，适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通、电力等领域。 ProfiBus协议结构以开放式系统互联网络 0SI为参考模型，定义了物理层、数据链路层和应用层。ProfiBus 由三个兼容部分组成，即 ProfiBus-DP、ProfiBus-PA、ProfiBus-FMS。（1）ProfiBus-DP :是一种高速低成本通信，

13、用于设备级控制系统与分散式 I/O的通信。可取代24VDC或 4-20mA信号传输。（2）ProfiBus-PA :专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构连在一根总线上，并有 本征安全规范。（3）ProfiBus-FMS :用于车间级监控网络，是一个令牌结构、实时多主网络。ProfiBus提供了用于DP和FMS的RS485传输技术、用于PA的IEC1158-2数据传输技术、 光纤三种数据传输类型。官方网站： 241 ModibusModbus协议最初是由 Modicon公司开发出来的，1979年末，该公司成为施耐德自动化（Sch neider Automatio n） 部门的一部分，现在 M

14、odbus已经是工业领域全球最流行的协议。该协议支持传统的 RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。许多工业设备，包括 PLC DCS智能仪表等都在使用 Modbus协议作为他们之间的通讯标准。 Modbus协议包括ASCII、RTU PLUSTCP等，并没有规定物理层。该协议定义了控制器能够认识和使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。 242 CC-link在1996年11月，以三菱电机为主导的多家公司以“多厂家设备环境、高性能、省配线”为理念，开发、公布和开放了现场总线 CC-Link。CC-Link是Control& Communication Link （控

15、制与通信链路系统）的简称，是在工控系统中，可以将控制和信息数据同时以 10Mbps高速传输的现场网络。CC-Link具有性能卓越、应用广泛、使用简单、节省成本等突出优点。 CC-Link的底层通讯协议遵循 RS485 CC-Link提供循环传输和瞬时传输 2种通信方式。一般情况下， CC-Link主要采用广播轮询（循环传输）的方式进行通讯。除了广播轮询方式以外，CC-Link 也支持主站与本地站、智能设备站之间的瞬时通讯。 2.4.3 CAN bus/DeviceNetCAN全称为“ Controller Area Network ，即控制器局域网，由德国 Bosch公司最先提出，已成为国际标

16、准ISO11898 （高速应用）和ISO11519 （低速应用）。CAf是一种多主方式的 串行通讯总线，CAf规范定义了 OSI模型的最下面两层： 数据链路层和物理层。CAN协议有2.0A 和2.0B两个版本。CAF协议2.0A版本规定CANS制器必须有一个11位的标志符，2.0B版本规定CAN 控制器的标志符长度可以是 11位或29位。DeviceNet规范由Rockwell自动化公司开发，并将其作为一个基于 CAf协议的开放式现场总 线标准公布。DeviceNet协议特别为工厂自动控制而定制， 是一个简单、廉价而且高效的协议，适用于最底层的现场总线。基于DeviceNet现场总线，罗克韦尔

17、公司提出了三层网络结构， 即 DeviceNet （设备层）、 ControlNet （控制和自动网）、 EtherNet （信息层）。 2.4.4 EASY中 的 CAN bus协议标准科威公司EASY系列嵌入式PLC选用CANBUS作为现场组网总线.CANbus与OSI七层参考模型比较，只有三层结构，即物理层，数据链路层和应用层，物理层和数据链路层协议符合 CAN2.0A或CAN2.0B,由芯片制造商固化在芯片内，而应用层未制定相关标准，为促进CANBUS的标准化应用，科威公司制定了 EASY产品的应用层协议 标准.凡按该标准开发的 CAN网络从站设备均可连入 EASY为主站的CAN网络，

18、从而拥有CAN 网络带给的增值服务，如利用平台节点进行梯形图编程，将产品信息送到人机界面等.EASY 产品的应用层协议标准规定如下 :1. 描述符接收和发送规定CAN 主从结构网络的通讯进程： 主站访问从站时，从站以中断方式响应 ,每一报文的数据长度码固定为 8 个字节长。从站接收报文条件：ID.10 ID.3= 本站节点物理地址。取值范围 1 63 。RTR=0 ； ID.2 ID.0=000B ；数据长度码 =8，固定值。 从站回发报文要求：ID.10 ID.3= 节点物理地址。2.数据字节接收发送规定CAN报文每次传送8个数据字节.从站接收报文时：数据字节 1 的内容 =由网络设置软件

19、CANSet 生成的标记字节 1。 具体含义：d7d6= 设备任务级， 0 级任务最快。 d5d4d3d2d1d0=设备逻辑地址。因此从站数不超过 63个。数据字节 2 的内容 =由网络设置软件 CANSet 生成的标记字节 2 具体含义：d7d6 d5d4d3d2d1d0=报文号,又称命令字，取值范围0-255. 数据字节 3 8 的内容为主站根据报文号 （命令字 ）要求 ,填写发送到从站的数据应用层协议对此没有作具体内容规定 .从站回复主站报文时：数据字节 1 和数据字节 2 按收到的内容原值填写 . 数据字节 3 8 的内容按命令字要求填写回复数据。256 个，单向 （ 发送或接收 ） 数据量不超过由此可见，从站最多报文数不超过256*6=1536 字节。