SoftPLC——开放结构的控制软件.docVIP

SoftPLC:开放结构的控制软件上海工业自动化仪表研究所 吴庆祈 亚洲联合自动化有限公司北京联络处 刘晖SoftPLC简介SoftPLC是运行在工业PC上的一个实时多任务控制内核,它既有所有硬PLC的特性,又具有自己的特性,即开放结构系统。SoftPLC是SoftPLC公司的产品,该公司原名Tele-Denken,主要提供工厂自动化软件的解决方案。SoftPLC就是软PLC,是一种基于PC的开放结构的控制软件,它能将工业PC转化为像PLC一样的处理控制器。SoftPLC将计算机的数据处理、数据计算和联网能力与PID控制、离散控制和模拟控制等有机地结合起来,通过一个多任务控制内核,提供强大的指令集、快速而确定的扫描周期、可靠的操作和一个开放的结构,以连接各种I/O系统和网络。SoftPLC从DOS装入,然后在计算机内存中转入多任务控制内核运行。它可以固化在EPROM或Flash电子盘上,也可以装在硬/软盘或网络上。SoftPLC除了传统的梯形图编程外,还可以用C/C+和Java编程,它也是最先将Internet技术用于工业应用的。我们可以将其建成一个FTP服务器,这样用户就可以实现远程诊断、编程、纠错、下载、上行等功能。为什么要选择SoftPLC?SoftPLC是唯一基于PC的开放结构的控制产品,它既有所有硬PLC的性能、功能、可靠性、速度、纠错等特性,又有它自己的特性,即开放结构系统。SoftPLC的要点如下: 可运行在大多数计算机平台上(386、486、奔腾), 独立于硬件总线(如ISA、PCI、VME、PC104、STD)。 支持I/O点多达8192点,包括数字、模拟和特殊I/O点, 可选择的I/O硬件商有Allen-Bradley、GE Fanuc、DeviceNet、Profibus、MTL8000等。 超过1M的用户逻辑/数据表容量。 支持梯形逻辑、C/C+和Java编程。 支持在线运行模式,可在线程序修改和I/O强制。 32个通信通道,可连接32个不同的PLC或设备。 控制和可靠的操作。用TOPDOC编程、文档生成和在线调试。 可输入/转换A-B PLC、PLC 2、PLC 5或SLC-500的程序。为什么要用PC来替代PLC作控制? 可以自己选择控制器、I/O和网络; 可以用PC技术来提高控制系统的性价比; 可以扩充指令集; 可以很容易也很便宜地集成到强大的PC网络中去。采用PC代替PLC的思想已经讨论了多年,SoftPLC提供了一个满意的方案。由于采用了电子盘代替硬/软盘,PC的平均无故障时间达到甚至超过了PLC;由于采用了开放硬件结构,系统成本大大降低;由于采用了与PLC一样的梯形图编程,不需要重新培训工厂的技术人员及其系统集成工程师。SoftPLC有确定的扫描周期、实时控制和可靠的操作。SoftPLC并不是一个DOS应用,它是一个32位的、实时多任务的操作系统或核心。一旦SoftPLC被装入内存,它就始终控制着CPU。这就决定了SoftPLC非常可靠,并且具有所有硬PLC一样的特征,如有确定的扫描周期,能保护出错等。1037700.JPG;表1 用户程序实际执行时间比较SoftPLC最小的软硬件要求: 486或更好的CPU; 4M内存; 2M固定盘(硬盘/软盘/Flash或其它EPROM电子盘等); 并行接口; DOS 3.3或以上版本; I/O接口; 通信接口(如串口、以太网卡等)。TOPDOC运行在装有Windows 95/NT的计算机上,并需5M的硬盘可用空间。1037701.JPG;表2 每个CPU节点的成本比较SoftPLC主要的工具和产品:TOPDOC 是SoftPLC和A-B PLC程序开发/监控的程序包。SoftWIRES 提供梯形逻辑程序仿真和过程仿真,以便对SoftPLC进行测试和纠错。VIEWpoint 是过程监控、数据采集和控制程序包。PORTFOLIO 是一个PLC程序管理工具。它可以管理多种版本的PLC程序。SoftPLC的典型应用美国陆军水电设计中心(USACE-HDC)是一家专门从事水利发电设计和工程的公司。以前他们主要依赖于供货商来提供控制产品和技术,但后来他们发现这些供货商很难提供最好的技术、服务、支持和方案。其主要原因是供货商所提供的系统解决方案往往对客户封锁,系统昂贵、封闭且缺乏灵活性,还有很多限制,无法解决水电的控制应用。于是,USACE-HDC决定寻找替代品,他们的要求是: 可靠; 开放结构; 灵活并可反复配置; 容易升级; 最好的应用解决方案。USACE-HDC选用许多PLC和基于PC的控制器来进行测试,按上述要求打分,每个产品都通过测试来证实厂商提供的参数,然后进行破坏性试验,看是否易于损坏。下面列出了其中的一部分: 控制器不接受乱码指令,并报警; 控制器报告电缆断线,并继续运行; 四个MMI应用程序连续48小时与控制器通信,没有错误和数据丢失; 控制器检查是否I/O模块替换,并支持带电替换; 检查并报告应用程序控制逻辑错误; 控制器在掉电后正常启动,保持数据。SoftPLC是仅有的在测试中未损坏的PC控制产品,并在可靠性方面超越了许多传统PLC。最终的选择当然是SoftPLC。他们用SoftPLC构成了USACE-HDC自己的数据采集控制系统(DACS)。USACE-HDC最终选择SoftPLC的原因还有: 直接的100MB网络支持; 低成本; 支持多个厂商的多种I/O; 采用C/C+自由编写梯形逻辑指令; 内置FTP服务器可远程配置; 基于PC的开放结构。用SoftPLC构成的DACS系统首先被USACE-HDC用于四个大坝的涡轮机和发电机的控制。四个大坝上共有73台涡轮机和发电机,可生产7724兆瓦的电能。USACE-HDC在每台涡轮机和发电机中配置了至少一个SoftPLC处理器。SoftPLC建在基于Web的100M以太网中的FTP服务器上,以实现远程组态;Modbus主RTU与发电机励磁机通信;用C代码写的SoftPLC特定指令主要用于涡轮机和发电机的工艺计算和控制。一个典型涡轮机发电机控制配置是2030个Soft