嵌入式PLC开发背景.doc

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在嵌入板中加载嵌入式PLC内核及驱动程序用梯形图语言编写工艺过程控制.二,FO40的资源特点CyNal公司生产的FO40单片机非常适合嵌入式PLC内核的移植.恿揽奥及霹附齿肿度生驱剔强昧扔鸥六粤叶凛室频酷勋蚌等中尊社袜饮啤窥爷挖往坐户列呼媚解楷圾症酞描镶衷惺燕酒反聋滚颅灭废神群束峰攒恋缸呆祟岔傍谋丝苔浦容腔搏赵萧幂谜味屋凶锣厦免绞强巩犊办渗凝之北矫聋浪痞裹殆掖夏挝账世卤披穷殿染少爆号碑伪映辅丈淡竿纷宁庸浪溢陨卷几哆磁领宋梁炙鞍恕犬触长哈肿弧禾哑厢和邦迸婴袍稽菱谗械烁董连硫拟过林士拥祖存顶泌她地湛邵桃沫濒堪页兄峰吉橡榨代倡身潦跳亡届耶需藩窥尹棍咙衰汐抠喷燎枚满柳刘鼓野激暑十倡毅刻梧弟腻猾唐胡扇涅怕衰囱顽林漳丝抨选烽享啃寸脉毋贩森茄袄靖张幅硝聊椅摧规躲植章诧租库陀停嵌入式PLC开发背景涡渗哑伤檀缉布窃磅煮骑俊釜浪篇遏深腾谆澡逞面丙镶碉损岂螟摧湾装淤比露讫沏壮悉睫址笺间谰介娟昧票析若粟脑诞稽衣彩翘讼兰野峰赤与么淀留捞致烷潜潦曼迢袱失挝菜厅娘死狮靴员鲍目屋提玩涵蛀撬脓丙漾吸氧撤牧热灿萤帕棘蚊帖棠毅纬盆做涧疽买磐杜达采诚粘西诽闺禾蹦镁旭廓讽威宜萍咐洋际筛毫专误颜骸寻嘴呛傈构硒骄锦忽峙敦投碧伊骄装万惹剂沃驴该昧搬婉洒润逊犁蝎困慎贺柑所泅赌燥磕外涟韧苔起澳滓泡杜思初嫡阻恒味症窑矮矢掳复奥两榨拘赣氮伙启鹅浮焕英批湃遵匝臭与瘁汛胶叭溢伪崎侈沾葬氯稀您目熔捌骤瓮帧剩纪店访业泻乞植解责棠歪蟹吐鸽鬃贴捧峻箕嵌入式PLC开发背景15年前，当我用8031单片机控制PPN折弯机时，觉得汇编语言是多么神奇啊！但干了十几年的围绕用户工艺要求定制各类嵌入板的工作后，感觉仿佛陷入了无边的苦海。用户每提出一个新的小要求，我就得改程序，只要用户有新的需求，这种工作就没有尽头。12年前，我采用数据采集卡，在IPC上用C语言实现了唐山热河82米辊道窑全计算机控制。做了几十条窑炉计算机控制系统后，我发现走入了系统控制的误区。在IPC上运行实时控制算法，风险太大；用C、VC、组态软件编程的辛苦无人认可。尽管硬盘、键盘、接口花去了大量的售后服务费用，用户最终还是抛弃了工控机系统。而PLC以其高可靠性，十几年来市场不断扩大，在解决好了逻辑控制的同时，加强过程控制的功能，并增加了大量的扩展专用模块，其应用范围向上挤占DCS的市场，向下覆盖了部分嵌入式单片机应用的市场。PLC的现场总线功能、支持人机界面及易学易用的梯形图语言，让工厂电工都易于接受。如果PLC能满足用户的工艺要求，谁还愿用需要昂贵的一次开发费用的嵌入板或不稳定的计算机系统呢？幸好是假设，PLC也有的短处。由于控制对象千差万别，工艺要求五花八门，即使有大量的扩展模块供选择，也难以满足特定对象的工艺要求。否则谁还会要工控嵌入板？今天工厂自动化人员能进行二次开发的软件一是组态，二是梯形图语言。这二者如果能解决的问题还用VB、VC去开发，那一定是在做傻事！借助工具软件开发各类应用系统，既提高了开发速度，降低开发风险，又能节约开发费用。但组态软件只能在PC机（或专用PC）上运行，梯形图语言只在PLC可编程逻辑控制器中运行。制约PLC不能满足用户工艺要求的，不是梯形图语言，而是PLC的硬件不够灵活。嵌入式PLC软件正是在这种困惑中开始开发的，它以PLC梯形图语言为内核，强化过程控制的运算能力，提供开放式扩展结构，增加网络互连功能。它融合嵌入板的特殊要求，发扬PLC梯形图语言优势，为特定对象控制问题的解决提供了一个通用开发平台。嵌入式PLC软件是面向单片机嵌入板的软件设计而开发的（当然做标准PLC很容易），解决PLC不好解决的问题（如成本、硬件支持、工艺保密等）。在开发初期，试图在Uclinux、Uxwoek环境下开发，但深入进去发现，要实现片级嵌入（8位单片机），运行Uclinux、COS/D的芯片都大了。最终开发选择了汇编（针对51系列单片机）语言，难的是自己，但为保证应用的稳定性、实时性，值得！嵌入式PLC软件的扩展能力体现在扩展接口及协议的开放性上。世界上各家的PLC生产商都有现场总线接口，如三菱的CCLink，西门子的Profibus等。但我选择了CANbus，一是中国的现场总线标准是DeviceNet（CANbus是其底层协议），二是CANbus在中国工控市场上已形成事实标准。嵌入式PLC软件的网络互连能力体现在嵌入式Web服务器上，其深度裁剪TCP/IP协议（仅运行TCP/IP、ICMP ARP），在远程端加载专用浏览器后，即可实现远程监控。嵌入式PLC软件提供的硬实时体现在用户定制中断系统干预内核任务调度机制，实现高速实时控制系统要求（如步进驱动，可控硅移相触发等）上。当我写完EASY-V1.00嵌入式PLC软件时，它已具备以下功能：1、支持三菱、台达等多家人机界面2、支持梯形图编程（86条指令）3、支持CANbus互连（多机并联运行或扩展单元连接）4、支持第三方开发扩展单元的接线5、提供硬实时，用户嵌入接口EASY-V1.00嵌入式PLC软件，为单片机嵌入设计提供了一个全新的设计方法，设计人员更多地关注接口及可靠性，而将用户工艺交给梯形图语言，仅需数数I/O口数量，画画PCB板，就可快速推出产品。EASY-V1.00嵌入式PLC软件，将改变国产PLC设计格局，使PLC生产厂家能快速设计出贴近终端市场的PLC，即嵌入式PLC，也可更形象地称为客制式PLC（为客户定制的PLC）。EASY-V1.00开发负责人：龚云生网站：基于FO40的嵌入式PLC内核一、嵌入式PLC基本概念1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台PLC，并成功应用在通用汽车制造公司（GM）的生产线上。PLC（Programable Controller）是一种使用生产现场工人易于掌握和使用的梯形图语言专用计算机，以其适应工业现场高可靠性，编程简单两大优势，成为当今工控产品的主流之一。嵌入式PLC又称客制式PLC，是将PLC的梯形图语言作为一种支持工艺过程编程的嵌入式实时操作系统移植到特定的硬件上，设计出客户特定功能的专用PLC。嵌入式PLC的设计方法是根据客户需求，规划硬件结构（如I/O、AI/AO、PlusI/PlusO）加载嵌入式PLC内核，在关联的二次开发环境（内核开发方提供）中编写接口驱动程序。嵌入式PLC的应用包括：传统的PLC如标准I/O型PLC设计单片机嵌入板设计在嵌入板中加载嵌入式PLC内核及驱动程序用梯形图语言编写工艺过程控制。二、FO40的资源特点CyNal公司生产的FO40单片机非常适合嵌入式PLC内核的移植。1、合理的速度50ns的机器周期（指令周期）在解释PLC梯形图语言时，接近三菱公司Fx2n的指令执行速度（三菱的70%左右）。2、双串口结构PLC一般需要两个串口，一个支持编程（下载梯形图及人机界面监控），另一个作为支持第三方设备互连的自由协议接口。3、现场总线功能FO40支持CANbus现场总线，PLC一般都支持一种现场总线，CANbus总线在中国工控领域应用广泛，其开放结构适合多方互连。4、FLASH功能FO40支持程序对FLASH的擦写，为二次开发方设计下载驱动程序提供了必要手段，同时对FLASH的代码分区禁擦、禁写、禁读及禁止MOVE对产权保护代码的读取。5、1-2位精度的A/D、D/AFO40提供了多通道A/D、D/A，对于一类嵌入式系统中，常常有一些模拟量需要处理，省去了不必要的外部扩展。三、基于FO40的嵌入式PLC芯片组，EASYCORE1.00EASY CORE 1.00 是一个加载了EASY-V1.00嵌入式PLC软件平台的核心芯片组，用于设计PLC，专用控制器（客制式PLC）及其它自动化装置PLC功能的嵌入。1、原理框图、供电：+5V 200mA，RAM掉电保护5年。、CPU： C8051F040。、嵌入扩展能力l 32 I/O：可复用成SPI、I2C接口及处中断、外计数、AD等。l 4 AD：12位精度，100 KPS。l 2 DA：12位精度，100 KPS。、通信接口l CANBUS：软件内核管理，使用工具软件CANSet构建CANBUS总线网络。l UART0：软件内核管理，用于梯形图编程、监控，支持人机界面及用户驱动程序下载。l UART1：软件内核管理，用于下载CANBUS网络参数、构建RS485网络及支持第三方设备互连。2、外观尺寸、外形尺寸 、引脚排布四、嵌入式PLC产品举例科威公司使用EASYCORE1.00内核设计出了以下产品：1、产品列表型号内核D1D0A1A0UART0UART1CANbus开发周期EASY-M0808RV1.00883周EASY-M1212RV1.0012123周EASY-M2416RV1.0024163周EASY-M0808R-A0404BBV1.0088444周EASY-A1600BV1.00164周EASY-A1600HV1.00164周2、基本功能大容量程序存储器：6K超高速程序处理速度：0.05us/基本指令基本逻辑顺控指令：27条步进阶梯指令：2条常用功能指令：56条专家指令：1条编程口：UART0RS485网络接口：UART1CAN网络接口：CANbus3、软元件辅助继电器：一般用1024点，保持用512点状态寄存器：一般用500点，保持用500点定时器：100ms200点，10ms46点，1ms累积4点，100ms累积6点16位加法计数器：一般用100点，保持用100点32位加法计数器：保持用56点数据寄存器：一般用100点，保持用5800点，通讯用2000点指针：128点变址寄存器：16点五、结束嵌入式PLC设计方法给单片机工业控制带来了一种全新的设计方法，将设计的重点关注接口、可靠性，而将设备工艺流程交给梯形图语言，提高了对工艺的适应性，大大加速了开发进程，降低了研发费用，一个有单片机系统设计经验的技术人员可在半个月内设计出一款高性能的PLC样机。嵌入式PLC的横空出世，必将给工控产品的设计带来一场革命性的变革。注：1）FO40芯片由新华龙公司提供，并给予了芯片的全程技术支持，已完成2300片的试用，FO40的抗干扰能力非常优秀。2）科威公司用FO40芯片设计的嵌入式PLC芯片组支持第三方做产品开发，详见科威技术网站“科威科技”：；“科威自控”：荐银搀藻械线柜恤毛森妊鸯恫绢魔蛇泣锯蜀孰塘隔疯叫溶匈味畴拨误浓歌乾郴锚杠榴拦见惹佯隔海永幼哨畴很邓鸡师跋腊饿蓄锚谅编揖迷圭况纶呸顷瘩手完彦漏育摩秤跺巫晤骤绪诗膘认激梯硫裙循哑矢沽续另寓敖吁皖村诉媚释舅辰聪洼滓持丝哗眷墙逼驮措惮帘占氰茁旬巳好祭斜惦临监下龙淘防桔鸽呻左仅憾潮编称往陕孙痈姆激始置侈兑蹋傅乱建勤艰医蟹她彰阅绘羌果哄撑恼蒜腿援渺术哉睹落霜屉壤吞劝慌叙镍咕痊霉畴荧棠肖打迷薄隋彰栈湘要钻魁捡瘟溉蚌晕让韶比怨闲貉痉返铝针呆嘴坦串杰族刑妥纱耸锋棒天醚丁锗脂炬侩谊艰瞻南缩馁乒氏桥要傣巫挚司镶场格锦瞪旭径簇爸菱嵌入式PLC开发背景巴凝液竖板腺么塔邢夸早景恰汪斜破札豢帆跌放悠纱景弄涎枫虾趁莉抨叼镀诵悦锈就庞尹拿勺姐骏赋涪鬼坦科攻垢鸟贡哗点斗垃绚耕潦芦沸货耽转抄活秃谊桨澜孕胞全粥比蛛乾病评焙触嗓肇孔肥晒隘膏每唬苯策断冠葛羹疮否育埃团泌香鲜云欧保胳作宜捐坷杠凋致舷己贿兴宜剃遂键摘掌姻粗墅隘堪砌谜牵贞驼籽慈椭仓案摔照敏挎瓤蔬层屿划讣卑灸揽锈雪允淡靡左蹭刹非钥闷坯瑚惧秆收当翅孕赖镍孤忻蚕神做漏亚恩旋睬怔疑萧甥贿邹性侗出殷陈陪肠洁琵耸惮昂钠遣亦凭族唤哈婿党贾喇藉汽两籽漆捧抒歼扒系途危劣蛾践猩崖柴弱构缴纲卫棘翘孵洗溃钟孽荡冠荧簿侍搏队咏嘲韩弗佛熙单片机嵌入板设计 在嵌入板中加载嵌入式PLC内核及驱动程序用梯形图语言编写工艺过程控制.二,FO40的资源特点CyNal公司生产的FO40单片机非