嵌入式PLC

 1．產品介紹

本系統是由廣州虹科電子科技有限公司和西安交通大學電力電子與新能源研究中心PERECPLC聯合開發，是針對工業自動化控制領域設計的一套基于ARM和I2C總線以及帶有Linux操作系統的嵌入式PLC，與上位機編程軟件PERECPLC2.0配套使用。

2．PLC硬件結構

硬件部分采用模塊化結構，包括電源模塊、CPU模塊、數字量輸入模塊（16位）、數字量輸出模塊（16位）和模擬量模塊（6入2出）。各個模塊通過底板I2C總線進行通訊，其中CPU模塊是裝置的核心，采用AT91RM9200芯片實現PLC需要的串口、以太網、PLC開關狀態等硬件接口，內部移植嵌入式Linux系統。

 各硬件模塊特點如下：

電源模塊：

■提供24V、5V、3.3V直流電壓

■提供高達5A的輸出電流

■輸入輸出隔離

■直流紋波小

■工作效率高，使用壽命長

■*短路保護

■外圍電路簡單，功耗低

CPU模塊

■體積小、低功耗、低成本、高性能。

■支持指令Cache和數據Cache，具有更高的數據處理能力。

■含有UART串口調試信道的內部仿真器。

■集成JTAG調試接口提供嵌入式的實時追蹤功能。

■通過提供外部總線接口（EBI）支持多種片外存儲器。

■高級中斷控制器利用中斷優先級來提高芯片的中斷性能。

■繼承了多種標準接口，包括USB2.0、以太網接口等。

■提供的TWI兩線接口，全面兼容I2C總線。

■對操作系統廣泛支持，包括µC/OS-Ⅱ、Linux、Palm、Windows CE等。

■擁有16MB的SDRAM和8MB的Flash

■提供RS232接口

數字量輸入和輸出模塊

■24V輸入/輸出信號

■16點

■采用匯點式輸入/輸出接線方式

■采用NXP工業級PCA9539芯片

■方便擴展，可擴展至幾千點以上 采取了信號隔離，抗干擾性強

模擬量模塊

■單模塊6輸入2輸出

■單電源3.3V供電

■輸入/輸出信號范圍為0～3.3V

■采用PCF8591芯片，低功耗

■模擬輸入可以為單端或差分輸入

3．PLC軟件模塊

可編程控制器通用編程軟件PEREC_PLC2.0，是我們獨立自主開發的面向中小型可編程控制器的編程軟件。該編程軟件是Windows操作系統下的可編程序控制器開發軟件，支持梯形圖（LAD）、指令表（IL）、功能塊圖（FBD）、順序功能圖（SFC）和結構化文本（ST）五種編程語言。并且程序在梯形圖、指令表和功能塊圖之間可以相互轉換。軟件兼容多種系統Win2000/Server Family，WinXP等（Win98較高版本也支持（需要必要的dll文件支持））。編程軟件PEREC_PLC2.0在充分考慮了目前市場上眾多國產PLC編程軟件中的缺點和不足的前提下，符合PLC編程標準IEC61131-3，獨立自主開發，在軟件界面，功能實現、項目編程、操作控制等方面都有很大改進，同時使軟件的可移植性和兼容性得到加強

PERECSPLC編程軟件通過對五種編程語言的編寫操作，并通過轉換工具將編寫好的PLC程序轉換成C語言，并通過GCC工具編譯成二進制文件，然后通過通信模塊下載到下位機硬件中。同時在上位機對硬件進行仿真，監控，調試，設備操作方便，管理維護簡單，在無PLC的實驗室環境，模擬工業實況，在設計程序時就能模擬各種運行情況，檢驗程序設計的正確性及完備性，為工程技術人員提供了一套簡單實用的軟件編程和聯機調試的工具。

軟件模塊由以下幾個功能模塊組成：工程管理模塊、編輯功能模塊、語法檢查功能模塊、編譯模塊，與通信模塊。

1）工程管理模塊 

該模塊主要負責工程的新建、打開、保存，程序的打印等功能。

2）編輯功能模塊 

該模塊主要負責PLC的配置和通信的配置，程序的輸入、編輯功能，同時，還包括各種自定義變量類型、FB類型、變量和實例的定義和編輯等功能。將編輯過的內容保存為各種類型的文件。對程序的編輯部分，包含了梯形圖編輯子模塊、指令表編輯子模塊、功能塊圖編輯子模塊、順序功能圖編輯子模塊和結構化文本編輯子模塊。

3）語法檢查功能模塊 

語法檢查功能模塊主要負責程序輸入時的語法檢查和編譯鏈接前的語法檢查。保證各程序文件的正確生成。語法檢查功能模塊包含梯形圖語法檢查、指令表語法檢查、功能塊圖語法檢查、順序功能圖語法檢查和結構化文本語法檢查5個子模塊。

4）編譯模塊 

該模塊完成將編輯生成的各種程序文件轉換為c語言，然后調用GCC編譯器生成為目標平臺上的可執行文件。GCC編譯器可根據目標平臺不同而采用不同的編譯器，即通過GCC編譯器的可移植性即可實現目標平臺的多樣性。

5）通信模塊 

該模塊完成上位機和PLC硬件的網絡連接，將項目文件下載到PLC硬件，實現聯機、在線修改、上載項目文件和復位、定時等輔助功能。

軟件中包含在線修改部分，并能通過動態數據表顯示PLC中的一些數據，同時包括程序的單步、斷點調試。軟件還能對梯形圖軟件進行仿真功能，通過軟件來模擬硬件PLC的功能，能通過處理輸入的數據，輸出程序中需要輸出的數據。該部分的實現可以為程序的調試提供方便。并可以通過監控功能將現場的PLC按照一定的圖形界面在上位機表示出來，并顯示相關數據，并能根據數據做相應的處理。