外文翻译--基于物理实验Simatic PLC运行的实时显示测量 中文版.doc

毕业设计(论文)外文资料翻译学院（系）：机械工程学院专业：武器系统与工程姓名：学号：外文出处：IEEETRANSACTIONSONNUCLEARSCIENCE附件：1.外文资料翻译译文；2.外文原文。指导教师评语：翻译内容符合毕业设计内容的要求，翻译工作量较大，翻译基本正确、符合科技外语的翻译习惯和用法，较好的完成了翻译工作。签名：年月日注：请将该封面与附件装订成册。(用外文写)附件1：外文资料翻译译文基于物理实验Simatic®PLC运行的实时显示测量摘要：当今，在ForschungszentrumJülich，大部分适合于物理实验的低速控制系统是由PLC技术和场线系统完成的。在多数情况下，需要通过PLCs得到确定性的答案。这就提出期望从PLC得到精确的、关于实时性能的问题。Simatic®PLCs是主导全球市场的西门子公司制造的。我们将介绍它的响应时间的测量，还将讨论程序结构和硬件配置对PLC运行情况和确定性行为的影响。I.实验控制系统中的PLC当今，工业自动化技术在物理实验各分系统内得到了很好的应用，例如水或气的供给系统。这导致了PLC的大量应用，尤其是智能自动控制部位已成了工业系统的核心。这其中主要的原因有：1、大量市场导致的价格低廉；2、坚固耐用；3、来自制造商的长期有效的技术支持；4、专业化（编译器，顺应标准化）；除了单纯的基础设施系统范围，PLC渐渐成为实验控制系统的重要组成部分，代替以VME或PC为基础的实时系统。这取决于现代PLC系列产品的以下特性：1、高度可测量性：现代PLC系列产品有大量的CPU类型，不仅性能而且功能和结构都可升级。为满足户外使用或容错要求，还可提供特殊版本。2、可扩展性：PLC的标准化设计使其能通过一系列数字或模拟输入/输出模块扩展。并且，集成工艺块可用在不同领域，如：步进电动机控制器，饲服电动机控制器和PID控制器。3、较强的通信能力：现代PLC至少有一个集成的通信端口，并且针对不同现场和进程总线系统，通过多种通信控制器实现扩展，以实现和其它工业设备的连接。一个重要的应用就是，通过专用场线（如PROFIBUSDP）把中央PLC系统扩展到分散外设间，实现了与非智能的I/O模块间的透明连接。这样一个PLC不仅能进行现场控制，还可以用于远程监控。4、有利的发展环境：现代PLC系列产品有一个和谐交互的发展环境，支持主要的IEC1311编程语言。典型的，指令表、功能块图和梯形图的表示能动态的转换。发展工具允许半图解式的硬件结构，提供强劲的编译机制，而且，在运行期间允许区段的交换逐渐增加发展。今天，在FZJuelich，全新先进的实验控制系统在很大程度上依赖PLC。如图1中，中子谱仪（分光计）控制系统体系机构所阐明。由于国际市场权威西门子控制着欧洲市场，Simatic®S7PLCs几乎独家占领了FZJuelich市场，最流行的是中范围系列S7-300®，高端系列S7-400®的目标是应用在有极端表现需求和支持多处理器配置的场合。微型PLC系列S7200®很少用，他被称作S7系列纯粹是市场的原因，并且，他的执行环境与其他S7系列产品不兼容。IM151/CPU可代替S7-200®作为微型PLC使用。IM151/CPU是一适用于分散外围设备ET200S®系列的智能控制器。同样，分散外围设备系统ET200L®和ET200M®在Jülich的使用也很普遍。迄今为止，仅SoftPLCWinAC®这一软件在实验室得到测试。以PLC为基础的控制系统的可靠设计需要他们实时特征方面的知识。1、取决于PLC的类型，PLC响应时间的数量级是多少？2、能保证截止期限吗？3、必须遵守的设计规则是什么？通过对Simatic®S7系列不同类型PLC作测试，本论文对这些问题发表观点。标准IEC1311对PLC功能和程序设计语言定义了参考标准，专业的PLC制造商必须遵守。如此普遍的结果也能推广到他们的PLC系列产品中。II.SIMATIC®S7设计模型正如在POSIX中有详细说明的，传统的实时应用研究是通过实时核心（如OS9或VxWorks），伴随异步并行的程序设计方法完成的。软件开发者依据要解决问题的逻辑结构来组织它的程序结构。这些任务被操作系统准并行执行，并且，这些执行基本上是事件触发的。程序员对各任务分配优先权的同时，把待执行命令的指针送给操作系统。因此，程序员没必要规划程序执行顺序的细节。另一方面，很难理解执行顺序以及判断一个特定的任务是否能赶上它的截止期限。PLC系统中的程序机制就完全不同了，他们采用同步的命令方式。在这里，任务的执行完全是时间触发的，当一个任务需要执行时，程序员必须依照时序把它组织到原任务中去。因此，他必须亲自安排执行顺序，这不仅增大了复杂度而且有了更多的限制。如IEC1131中定义的S7的发展环境，在Step7中，所有的代码存在块中。由组织块送出各任务。OBs是预设的操作，在出现特定事件（如定时器溢出或出现错误）时，PLC操作系统访问这些OBs。这样，OBs就成为了操作系统对项目使用者的接口。如图2指出，OBs能调用函数（符合程序语言功能的函数块）。OBs可以调用其它函数，或在POSIX环境中符合操作系统要求的系统函数。功能块/系统功能块是为静态函数分配了数据块的函数类/系统函数类。如图3所示，一个“标准”的PLC程序储于OB1中，被操作系统循环调用。在调用OB1前，操作系统把数据从输入模块调入存储区（过程映象区）。调用OB1后，数据从过程映象区复制到输出模块。这种经过程映象区而间接存取的输入/输出模块减少了存取时间，增加了协调性。监控OBs的执行时间，一旦超出了提前设定的最大时间，将调用时间错误函数命令OB80。对于S7-400®和WinAC®，也可以设定OB1的最小周期时间。如果OB1的执行时间少于最小时间，将调用优先级最低的后台命令OB90，其余所有OBs的优先级依次加1。只有对于S7-400®和WinAC®，可改动这个默认的优先级。每个OB都能被优先级更高的OB中断。表I列出了有可能的OBs。OBs的有效性取决于CPU类型。如需要较多类型的OBs，必须买个更好的CPU。中断命令OBs在预定时间启动，例如：一次移动结束，尽管时间延迟，中断命令在点计时器结束时启动。定时中断按周期时间反复执行。（循环中断命令OBs以固定的频率启动）。间隔时间和偏移相位可以设成1ms。硬件中断命令由一个输入事件或功能模块引起。例如：探测到一个数字信号的上升沿。这种功能仅对所谓的“高性能”输入模块有效。异步错误由PLC的错误引起，反之同步错误由用户程序出错引起，如电源失效，模块失效，或时基出错。当OB无法满足他的计划启动时间，就发生了时间错误，并且是PLCs的一个特点。