嵌入式系统和PLC
嵌入式系统和PLC
嵌入式系统的分层与专业 的分类
• 3、操作系统层 ：对于操作系统层目前可能 只能说是简单的移植，而很少有人来自已写操 作系统，或者写出缺胳膊少腿的操作系统来， 这部分工作大都由驱动工程师来完成。操作系 统是负责系统任务的调试、磁盘和文件的管理， 而嵌入式系统的实时性十分重要。据说，XP 操作系统是微软投入300人用两年时间才搞定 的，总时工时是600人年，中科院软件所自己 的女娲Hopen操作系统估计也得花遇几百人年 才能搞定。
• PLC及其网络已成为工厂企业首选的工业控制 装置，并成 及其网络已成为工厂企业首选的 工业控制装置， 及其网络已成为工厂企业首 选的工业控制装置 系统不可或缺的基本组成 部分。 为CIMS系统不可或缺的基本组成部分。 PLC及其网络已 系统不可或缺的基本组成部分 及其网络已 经被公认为现代工业自动化三大 支柱
嵌入式系统的分层与专业 的分类
• 2、 驱动层，这部分比较难，驱动工程师不 仅要能看懂电路图还要能对操作系统内核十分 的精通，以便其所写的驱动程序在系统调用时， 不会独占操作系统时间片，而导 至其它任务 不能动行，不懂操作系统内核架构和实时调度 性，没有良好的驱动编写风格，按大多数书上 所说添加的驱动的方式，很多人都能做到，但 可能连个初级的 驱动工程师的水平都达不到， 这样所写的驱动在应用调用时就如同windows 下我们打开一个程序运行后，再打开一个程序 时，要不就是中断以前的程序，要不 就是等 上一会才能运行后来打开的程序。
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• 4、应用层 ：相对来讲较为容易的，如果会
在windows下如何进行编程接口函数调用，到 操作系统下只是编译和开发环 境有相应的变 化而已。如果涉及Java方面的编程也是如此 的。嵌入式系统中涉及算法的由专业算法的人 来处理的，不必归结到嵌入式系统范畴内。但 如果涉及嵌 入式系统下面嵌入式数据库、基 于嵌入式系统的网络编程和基于某此应用层面 的协议应用开发（比如基于SIP、H.323、 Astrisk）方面又较为复杂， 并且有难度。 了）
技术讲解：嵌入式智能人机界面与PLC的通讯
技术讲解：嵌入式智能人机界面与PLC的通讯1、引言近年来，嵌入式一词越来越多的被人们提及，嵌入式产品被应用到各行各业。
与嵌入式相关的技术如嵌入式产品，嵌入式系统的研究等也被列为十五家发展的重点方向。
嵌入式系统（Embedded System）被定义为：以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
随着工业自动化的发展，基于PLC，单片机等设备的自动化系统，自动化设备越来越普及，几乎遍布所有自动化领域，与之相应的人机交互系统也应运而生，并得到同步发展。
基于嵌入式技术的工业人机界面是人机交互系统中一颗耀眼的明星。
高可靠，寿命，体积小，高性能，多线程，多任务，强实时等特点使嵌入式工业人机界面越来越受到自动化系统集成商，自动化设备制造商的青睐。
它能够理想，生动地显示PLC，单片机等工业设备上的数据信息，功能强大，使用方便。
它作为PLC等控制设备的上端设备在用户和机器之间架设了一条桥梁。
该产品目前广泛应用在工业自动化系统，医疗，金融等行业的自动化设备。
随着越来越多的工程项目采用了嵌入式人机界面，相应的，用户对与嵌入式硬件配套使用的监控系统（SupervisoryControlandDataAcquisiTIon，SCADA）等应用软件的需求也在增加。
这也正是本文所要讨论的问题。
这里讲的嵌入式监控系统，其硬件为嵌入式智能人机界面；其软件为嵌入式操作系统，另加自己开发的应用程序。
本文后面主要介绍这个监控应用程序，重点介绍应用程序中通讯部分的实现原理。
当今，已发展有多种嵌入式操作系统，如Linux，VxWorks，WinCE等，完全可在其上开发出图文并茂、界面友好的应用，以满足监控系统的种种要求。
只是由于嵌入式技术相对是一门新兴的领先技术，涉足的人相对还比较少，所以这样的应用目前还比较少。
本文介绍的嵌入式监控系统算是一个实例吧。
2、系统组成我们所开发的这套嵌入式监控系统，上位机是沈阳鹭岛资讯科技有限公司开发的嵌入式智能工业控制人机界面（以下简称人机界面）。
单片机、嵌入式系统、PLC的介绍、比较及应用
单片机、嵌入式系统、PLC的介绍、比较及应用[摘要]单片机、嵌入式系统、PLC在相关领域中承担着重要角色，是实现控制功能的重要载体，在功能上三者即有交叉又有不同，在其他方面也各有千秋。
因此，三者在应用上会出现相同和不同之处，针对不同的方案将会有不同的最佳选用方法。
本文对片机、嵌入式系统、PLC三个产品进行了详细的介绍，并针对各自的特点，总结出了其应用领域。
【关键词】单片机；嵌入式系统；PLC；特点；应用信息技术正在突飞猛进的发展，其应用已深入到各个领域及各个方面。
目前，越来越多的电子产品正朝着智能化、微型化、低功耗的方向发展，有些产品还需进行实时控制、信号处理等。
电子系统的复杂性正在不断的增加，其迫切要求电子设计技术也需有相应的变革及飞跃。
单片机、嵌入式系统、PLC以其各自的特点满足了不同的需要，从各个领域、各个层面改变着世界，它们已成为数字时代的核心动力，促进并推动着信息技术的快速发展。
1.单片机单片机也称单片微电脑或者单片微型计算机。
其是把中央处理器（CPU）、只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、输入/输出端口（I/O）等主要的计算机功能部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。
可以说现在是单片机百花齐放的时期，世界上各大芯片制造公司都已经推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，应有尽有，数不胜数，它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供了广阔的天地。
单片机系统由不同的软、硬件系统组成，其具有以下主要特点：(1)更加强大的控制功能，通过对芯片进行级扩展就能完成对几乎所有现场的控制。
(2)茶农体积小，占用的空间小，嵌入容易。
(3)运行速度快，实时性好。
(4)使用简单，通常可通过按键来进行操作，有数码管或液晶屏等显示方式。
(5)生产成本低，但是通用性差，具有较大的设计难度，以及较长的开发周期。
(6)对出现的故障进行查找较难，同时可维护性差。
一旦单片机系统发生故障，通常软硬件故障都会较难查找发现。
PLC单片机嵌入式系统毕业论文.doc
PLC单片机嵌入式系统毕业论文目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1 课题的提出 (1)1.2 课题研究的意义 (1)1.3 课题研究的内容 (2)1.4 本章小结 (3)第2章总体设计 (4)2.1 硬件总体设计 (4)2.1.1 硬件需求分析 (4)2.1.2硬件设计方案 (5)2.2 软件总体设计 (6)2.2.1上位机软件需求分析 (7)2.2.2上位机软件总体设计 (7)2.2.3下位机软件需求分析 (8)2.2.4下位机软件设计方案 (10)2.3 本章小结 (10)第3章硬件设计与实现 (11)3.1单片机ADuC841及其必需的外接电路 (11)3.1.1晶振电路 (13)3.1.2复位电路 (13)3.1.3电源电路 (13)3.1.4 24位地址总线及系统扩展的寻址方法 (14)3.2 外部数据存储器接口电路 (14)3.2.1 DS1486芯片简介 (15)3.2.2外部存储器接口电路 (15)3.3 通信接口电路 (16)3.4 数字量I/O模块 (17)3.4.1数字I/O扩展 (17)3.4.2数字量输入端口电路 (18)3.4.3数字量输出端口电路 (18)3.5 模拟量I/O模块 (19)3.5.1 ADuC841片上模拟接口 (19)3.5.2 ADC输入接口电路 (20)3.5.3 DAC输出接口电路 (21)3.6 人机界面模块 (21)3.6.1 LCD接口电路 (22)3.6.2薄膜键盘 (23)3.7 控制器技术规格 (23)3.8 硬件设计方案的特色 (24)3.9 本章小结 (25)第4章上位机软件设计与实现 (26)4.1 文本处理程序 (26)4.1.1预处理器 (26)4.1.2词法分析器 (27)4.2 指令编码 (29)4.2.1编码规则 (29)4.2.2编码器实现 (31)4.3 串口通信程序 (33)4.3.1 LabVIEW与串口通信 (33)4.3.2串口通信程序设计 (34)4.4 上位机软件设计方案的特点 (34)4.5 本章小结 (35)第5章下位机软件设计与实现 (36)5.1 嵌入式软件的开发方式 (36)5.1.1嵌入式软件的特点 (36)5.1.2交叉开发方法 (36)5.1.3开发工具介绍 (37)5.2下位机软件结构 (38)5.2.1软件设计方法 (38)5.2.2软件功能描述 (38)5.2.3任务划分 (39)5.2.4嵌入式实时操作系统RTX51 TINY的移植 (41)5.3下位机任务的实现 (42)5.3.1 PLC功能存储区的映射及I/O读写 (42)5.3.2 LCD显示任务 (45)5.3.3看门狗任务 (45)5.3.4串口通信任务 (46)5.3.5读写外部RAM任务 (46)5.3.6按键处理任务 (48)5.4 PLC指令解释任务的实现 (48)5.4.1 PLC指令解释原理 (49)5.4.2标准触点指令的实现 (50)5.4.3与堆栈有关的指令的实现 (51)5.4.4立即触点指令的实现 (52)5.4.5跳变触点指令的实现 (52)5.4.6输出指令与其它指令 (53)5.4.7定时器指令的实现 (53)5.4.8计数器指令的实现 (55)5.4.9程序跳转指令的实现 (55)5.5 下位机软件的特色 (56)5.6 本章小结 (57)总结 (58)致谢 (59)参考文献 (60)第1章绪论1.1 课题的提出可编程逻辑控制器（PLC），又称为可编程控制器（PC），是为工业控制特别设计的一种专用计算机。
单片机、DSP、PLC、CPLD、FPGA、嵌入式的区别
81632DSP：数字信号处理器，处理器采用哈弗结构，工作频率较高，能大幅度提高数字信号处理算法的执行效率。
MCU：微控制器，主要用于控制系统，工作频率一般来说比DSP低，硬件上具有多个IO 端口，同时也集成了多个外设，主要是便于在控制系统中的应用。
至于ARM处理器，个人认为是MCU的高级版本，ARM本身只是一个内核，目前已经有多个版本。
CPLD：复杂可编程逻辑器件FPGA：现场可编程门阵列后两者都是可编程器件，CPLD目前一半采用FLASH技术，而FPGA采用SRAM技术，这就决定了FPGA需要采用特定的配置技术。
同时FPGA的规模要比CPLD大得多，但CPLD应用起来相对要简单的多单片机单片机是集成了CPU ，ROM ，RAM 和I/ O 口的微型计算机。
它有很强的接口性能，非常适合于工业控制，因此又叫微控制器(MCU) 。
它与通用处理器不同，它是以工业测控对象、环境、接口等特点出发，向着增强控制功能，提高工业环境下的可靠性、灵活方便地构成应用计算机系统的界面接口的方向发展。
所以，单片机有着自己的特点。
品种齐全，型号多样自从INTEL 推出51 系列单片机，许多公司对它做出改进，发展成为增强型51 系列，而且新的单片机类型也不断涌现。
如MOTOROLA 和PHIL IPS 均有几十个系列，几百种产品。
CPU 从8 ，16 ，32 到64 位，多采用RISC 技术，片上I/O 非常丰富，有的单片机集成有A/ D ，“看门狗”，PWM ，显示驱动，函数发生器，键盘控制等，它们的价格也高低不等，这样极大地满足了开发者的选择自由。
低电压和低功耗随着超大规模集成电路的发展，NMOS 工艺单片机被CMOS代替，并开始向HMOS 过渡。
供电电压由5V 降到3V ，2V 甚至到1V ，工作电流由mA 降至μA ，这在便携式产品中大有用武之地。
DSP 芯片DSP 又叫数字信号处理器。
顾名思义，DSP 主要用于数字信号处理领域，非常适合高密度，重复运算及大数据容量的信号处理。
嵌入式与PLC之间有什么关系？
嵌入式与PLC之间有什么关系？
嵌入式
目前有一种说法，是目前市面上80%以上的电子产品实际上都是嵌入式产品，这样说是有道理的。
个人通信与娱乐系统：手机、数码相机、智能音响、可穿戴电子产品、PSP游戏机等；
家电类产品：数字电视、智能小家电产品、扫地机器人等；
办公自动化：打印机、复印机、传真机等；
医疗器械：生化分析仪、血液蛋白分析仪、CT等；
网络通信类：通信类交换设备、网络设备（交换机、路由器、网络安全）等；
汽车电子类：安全系统、引擎控制、汽车导航系统等；
工业控制类产品：工控机、交互式终端（POS、ATM）、安全监控、数据采集与传输等；
军事及航空类：无人机、雷达、作战机器人；
这些全部都属于电子产品，也都属于嵌入式产品领域，按照这种逻辑可以对嵌入式进行深一步的认识，嵌入式是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分
计算机系统：这套系统在此处指的实际上就是电子电路的那一部分，本质就是各种开发板和芯片。
装置和设备指的就是产品的外壳。
也就是说，将开发板作为一套系统，嵌入到设备外壳中，组成的产品，就是嵌入式产品。
PLC
PLC叫做可编程控制器，如果你将PLC拆开就会发现，PLC的本质也是一块开发板，嵌入到PLC的外壳中，所以说，PLC实际上就是一种嵌入式产品，只不过对于扫地机器人这类电子产品，他可以进行二次编程开发，所以称作可编程控制器。
嵌入式软PLC技术的研究与实现
嵌入式软PLC技术的研究与实现一、本文概述随着工业自动化的快速发展，可编程逻辑控制器（PLC）作为工业自动化控制系统的核心设备，已经广泛应用于各种工业领域。
然而，传统的PLC设备大多采用专用的硬件平台和软件系统，这限制了其灵活性和可扩展性。
为了克服这些限制，嵌入式软PLC技术应运而生。
本文旨在探讨嵌入式软PLC技术的研究与实现，分析其关键技术、系统架构以及实际应用价值，为工业自动化控制系统的发展提供新的思路和方案。
本文将详细介绍嵌入式软PLC技术的基本概念和特点，阐述其与传统PLC相比的优势和局限性。
然后，通过对嵌入式软PLC技术的关键技术进行深入分析，包括嵌入式操作系统、实时多任务处理、网络通信、编程语言和算法等，揭示其实现原理和技术难点。
接下来，本文将探讨嵌入式软PLC技术的系统架构设计方案，包括硬件平台选择、软件系统设计、功能模块划分等，以及如何实现系统的稳定性、可靠性和实时性。
还将介绍嵌入式软PLC技术的实际应用案例，分析其在实际工业环境中的运行效果和应用前景。
本文将对嵌入式软PLC技术的研究与实现进行总结，展望其未来的发展方向和趋势，为工业自动化控制系统的发展提供有益的参考和借鉴。
通过本文的研究，旨在推动嵌入式软PLC技术的进一步发展和应用，为工业自动化控制系统的升级和改造提供新的思路和方案。
二、嵌入式软PLC技术概述嵌入式软PLC技术，作为一种新兴的工业自动化控制技术，近年来在工业界和学术界都引起了广泛的关注。
它结合了嵌入式系统的特点与可编程逻辑控制器（PLC）的功能，使得传统的硬件PLC的功能可以在软件环境中实现，从而大大提高了系统的灵活性和可定制性。
嵌入式软PLC技术的核心在于将PLC的控制逻辑从专用的硬件平台转移到通用的嵌入式软件平台上。
通过嵌入式操作系统和高级编程语言，用户可以自定义PLC的控制逻辑，实现个性化的控制需求。
嵌入式软PLC技术还充分利用了嵌入式系统的硬件资源，如处理器、内存、I/O接口等，使得PLC的控制功能更加强大和高效。
基于PLC的嵌入式数控机床控制系统设计
基于PLC的嵌入式数控机床控制系统设计1. 引言1.1 研究背景嵌入式数控机床控制系统是指将数控技术与嵌入式系统相结合，实现对机床运动控制和加工过程的自动化控制。
随着制造业的发展和智能化需求的增加，嵌入式数控机床控制系统在现代制造领域中扮演着越来越重要的角色。
传统的数控机床控制系统受限于硬件成本高、性能受限等问题，而嵌入式数控机床控制系统能够通过PLC技术实现更加稳定、高效的控制，提高生产效率和产品质量。
目前国内对于嵌入式数控机床控制系统的研究仍处于起步阶段，尤其在系统设计和性能测试方面存在一定的不足。
加强对于嵌入式数控机床控制系统的研究和应用具有重要的理论和实际意义。
本研究旨在通过对PLC技术和嵌入式系统的探究，结合数控机床控制系统的设计原理，进行系统硬件和软件设计，并对系统性能进行测试，进一步完善嵌入式数控机床控制系统的设计与应用，提高制造业的智能化水平，推动我国制造业的发展。
1.2 研究目的研究目的是为了探索基于PLC的嵌入式数控机床控制系统设计的方法和技术，以提高数控机床的精度、稳定性和效率，满足不同领域对于加工精度和生产效率的需求。
通过该研究，可以深入理解PLC技术在数控机床控制领域的应用，为工业自动化发展提供新的思路和方向。
通过实际的系统硬件设计、软件设计和性能测试，可以验证相关理论的有效性和可行性，为工程实践应用提供参考和指导。
通过本研究对基于PLC的嵌入式数控机床控制系统的设计和实现，可以为我国工业制造业的发展做出贡献，提升企业的竞争力，促进智能制造的进程，推动工业4.0的实现。
通过本次研究，希望能够为相关领域的研究人员和工程师提供有益的参考和借鉴，促进领域内的技术创新和交流，推动行业的发展和进步。
1.3 研究意义研究嵌入式数控机床控制系统的意义在于探讨如何借助PLC技术来提高数控机床的运行稳定性和加工精度，从而实现机床加工效率的提升。
通过设计合理的控制系统，能够实现对机床运动轨迹、速度、加工参数等的精准控制，从而确保加工零件的质量和精度。
嵌入式系统硬件平台的软件PLC实现方法
嵌入式系统硬件平台的软件PLC实现法嵌入式软PLC与嵌入式系统共享一个CPU，PLC和嵌入式系统之间没有多余的导线连接，增加了系统的可靠性，易于实现多高级功能。
PLC中的信息也能通过嵌入式系统的显示屏显示，通过嵌入式系统的编辑键可便地对PLC进行编辑操作。
1．1嵌入式软PLC的硬件结构外部输入的开关量经过光电隔离后连接到FPGA的I／O口，通过FPGA地址译码，FPGA通过数据地址总线与CPU相连。
这样CPU就可以通过数据地址总线获得和设置输入量的工作状态，硬件原理框图如图1所示。
1．2嵌入式软PLC的软件结构嵌入式软PLC程序包括两类：一类是编辑状态，实现PLC程序的输入和编译功能；另一类是面向生产过程的应用程序。
系统软件结构由4部分组成，分别是编辑模块、编译模块、执行模块和监控模块。
软件PlC系统模块间的数据流程如图2所示。
2系统关键组成部分的设计与实现2．1梯形图编辑器Qt／Embedded是著名的Qt库开发商Trolltech推出的面向嵌入式系统的Qt版本。
Qt/Embedded具有可移植性强和支持跨平台开发等优点。
本系统采用Qt编写界面，梯形图编辑器的界面如图3所示。
2．1．1梯形图的数据结构设计梯形图编辑具有便、逻辑直观的特点，梯形图编辑器借助于梯形图的部数据结构来实现显示、插入、删除、代码转化等功能。
PLC语言中，各种元素包括单个节点(如常开触点、常闭触点等)和逻辑块(如与逻辑块、或逻辑块)，它们都含有相同的操作，如插入、删除、绘图等。
可以把组成梯级的各个逻辑块看成组成梯级的各个部分，把组成逻辑块的子逻辑块和单个节点看成是组成逻辑块的各个部分，符合“部分一整体”的层次结构。
可以采用面向对象的设计思想，使用composite 模式递归地创建树状结构。
使用组合结构，能够把相同的操作应用在组合和个别的对象上。
大多数情况下，可以忽略对象组合和个别对象之间的差别，简化程序代码，增强了软件的可维护性。
基于PLC的嵌入式数控机床控制系统设计
基于PLC的嵌入式数控机床控制系统设计【摘要】本文主要介绍了基于PLC的嵌入式数控机床控制系统设计。
首先介绍了PLC技术在数控机床中的应用和其特点和优势，然后讨论了嵌入式系统在数控机床中的应用以及嵌入式系统与PLC结合带来的优势。
最后详细描述了基于PLC的嵌入式数控机床控制系统的设计过程。
在结论部分对设计成果进行评价，指出存在的问题并展望未来的研究方向，同时探讨了研究成果在实际应用中的前景。
通过本文的研究，可以为数控机床控制系统的设计和优化提供参考，推动相关领域的发展和应用。
【关键词】基于PLC、嵌入式、数控机床、控制系统设计、技术应用、特点、优势、结合、设计成果、问题、展望、应用前景1. 引言1.1 研究背景数统计、格式要求等。
谢谢！数控机床作为现代制造业的核心设备之一，在工业生产中起着至关重要的作用。
传统的数控机床控制系统一般采用PC或专用控制器，但由于PC系统的稳定性与可靠性较差，专用控制器的功能又较为有限，因此在实际应用中存在着一些不足之处。
随着工业自动化水平的不断提高，PLC技术逐渐成为数控机床控制系统的首选。
PLC具有抗干扰能力强、稳定性高、可靠性好等优点，能够满足数控机床在高速、高精度、多功能化等方面的要求。
随着嵌入式技术的不断发展，嵌入式系统在数控机床中的应用也日益广泛。
嵌入式系统具有体积小、功耗低、性能卓越等特点，能够实现对数控机床整体性能和稳定性的提升。
基于PLC的嵌入式数控机床控制系统设计具有重要的理论指导意义和实际应用价值，对于提高数控机床的工作效率和生产质量具有重要意义。
1.2 研究意义数控机床作为制造业的重要装备之一，在提高生产效率、保障产品质量、降低生产成本等方面发挥着重要作用。
而嵌入式数控机床控制系统则是数控技术的重要发展方向，能够实现对机床动作的高精度控制和复杂加工任务的智能化处理。
在这样的背景下，基于PLC的嵌入式数控机床控制系统设计成为当前研究的热点之一。
研究基于PLC的嵌入式数控机床控制系统设计，不仅可以促进数控技术的发展和应用，提高数控机床的自动化程度和智能化水平，还可以推动制造业的转型升级，提高我国制造业的核心竞争力。
嵌入式PLC——嵌入式系统与软PLC技术的完美结合
嵌入式PLC——嵌入式系统与软PLC技术的完美结合导语：嵌入式软PLC技术是嵌入式系统与软PLC技术的完美结合。
嵌入式软PLC技术既拥有软PLC技术的优点，又继承了嵌入式系统的长处嵌入式PLC技术是嵌入式系统与软PLC技术的完美结合。
在我国嵌入式PLC的发展空间，它十分有利于发挥我国自动化行业发展。
当前，嵌入式PLC的发展也呈现多元化，国内外均有良好表现。
嵌入式PLC的发展也呈现多元化，国内外均有良好表现：德国赫优讯推出的将现场总线技术和PLC技术结合的netPLC很有特色;国内几年前就有华中科技大学在EASYCORE1.00核心芯片组中加载了嵌入式PLC系统软件，作为硬件平台，开发了多模人通道的嵌入式PLC;还有一种发展路径是以开发PLC与人机界面相结合的硬件/软件一体化为目标的平台，充分利用了CASE工具，结合各类嵌入式芯片的开发平台和各种输入/输出通道的硬件电路库，专为机电设备开发客制化、具有ODM性质的专用PLC。
嵌入式PLC具有很大的发展空间。
嵌入式PLC的发展也呈现多元化，国内外均有良好表现：德国赫优讯推出的将现场总线技术和PLC技术结合的netPLC很有特色;国内几年前就有华中科技大学在EASYCORE1.00核心芯片组中加载了嵌入式PLC系统软件，作为硬件平台，开发了多模人通道的嵌入式PLC;还有一种发展路径是以开发PLC与人机界面相结合的硬件/软件一体化为目标的平台，充分利用了CASE工具，结合各类嵌入式芯片的开发平台和各种输入/输出通道的硬件电路库，专为机电设备开发客制化、具有ODM性质的专用PLC。
而在我国嵌入式PLC的发展空间，首先在于它十分有利于发挥我国自动化行业发展的两大特点：有相当雄厚的为机电设备配套的市场基础，并拥有足够的、性价比全球最优的设计开发队伍。
我们完全可以以最低的成本、较高的质量，并按客制化的要求设计、生产为机电设备配套的嵌入式PLC，来代替通用PLC。
分析嵌入式软PLC编程系统的设计
PLC是可编程控制器的简称,是在上个世纪六十年代发展起来的一种自动化控制装置,基本设计思想是将计算机的优势和继电器控制系统优势结合起来,从而形成一种数字运算操作电子系统,为国家工业发展提供重要支持。
在计算机技术、微电子技术、通讯技术的深化发展下,传统的PLC暴露出自身的缺陷,软PLC的出现弥补了传统PLC的应用局限。
为此,文章主要就嵌入式软PLC编程系统的设计问题进行分析。
1 PLC工作原理PLC是一种数字运算操作电子系统,主要是在相应存储器的作用下来对系统内部程序的计算、逻辑安排、顺序编排等进行控制。
PLC的应用凝聚了定时、计数、算数等运算等功能,通过数字式、模拟式的输入和输出来控制各类机械生产。
可编程控制器在通电之后需要对硬件和相关资源做出一些初始化工作,在初始化之后系统需要反复处理各个阶段的任务。
2 嵌入式软PLC系统的总体设计嵌入式系统一般是以应用为基本中心,以计算机系统为基础,和一般计算机系统相比显示出良好的可靠性、适应性、功能性。
软PLC就是在嵌入式软PLC系统应用操作的基础上,将嵌入式软PLC 系统所具备的功能封装在软硬件中,从而实现PLC的逻辑控制功能。
3 嵌入式软PLC编辑模块的设计和实现3.1 模块环境嵌入式软PLC编辑模块所适应的环境是VC++的编程环境,在VC++的编程环境中创建基于MFC应用程序的软PLC的开发系统,并将开发系统格式设定为*plc,以多种类型文档的形式存储,旨在适应多梯级编辑需求。
3.2 梯形图编辑3.2.1 规范说明第一,元件要和网络对应。
第二,垂直连接线在网格间隔线中,在应用的时候不占网络。
第三,可以选择具体的元件设置参数或者修改。
第四,元件输出之后不能再添加其他元件。
支持窗口重绘。
第五,能够对梯形图进行插入、删除元件的操作处理。
3.2.2 元件之间的部署安排分析梯形图简单元件的时候对其他子元件的应用操作提供了重要基础支持。
在系统开发带时候能够设定其中一类作为梯形图元件的总体接口,通过这一接口实现对其他元件子类的操作。
嵌入式系统与嵌入式PLC
嵌入式处理器
嵌入式系统的核心是各种类型的嵌入式处理，根 据不完全统计，全世界微处理器的品种总量已达10 00多种，流行的体系结构有30多个系列，根据其 现状，嵌入式处理器可以分为：
(1)嵌入式微处理器 (2)嵌入式微控制器 (3)嵌入式DSP处理器 (4)嵌入式片上系统
（1）嵌入式微处理器
概念：是通用计算机中的CPU。在应用中，将微处理器装 配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入式应用有关的母板 功能，大幅度减小了系统体积和功耗。
（1）VxWorks
VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计 开发的一种嵌入式实时操作系统(RTOS)，是Tornado嵌入 式开发环境的关键组成部分。良好的持续发展能力、高性能 的内核以及友好的户开发环境，在嵌入式实时操作系统领 域逐渐占据一席之地。
VxWorks具有可裁剪微内核结构；高效的任务管理； 灵活的任务间通讯；微秒级的中断处理；支持POSIX 1003. 1b实时扩展标准；支持多种物理介质及标准的、完整的TC P/IP网络协议等。但价格昂贵开发和维护成本较高。
（4）嵌入式片上系统（SOC）
定义：依托当前快速发展的半导体工艺在一个硅片上实现 一个更为复杂的系统，System On Chip（SOC）。
特点：各通用处理器内核将作为SOC设计公司的标准库， 用户只需定义出整个应用系统，除个别无法集成的器件以外， 大部分均可集成到一块或几块芯片中去，应用系统电路板将 变得很简洁，有体积小、功耗低、可靠性强等特点。
（2）嵌入式系统是面向产品、面向特定应用的 （3）嵌入式系统的升级换代和具体的产品同步进行的。有较长生命
周期 （4）嵌入式系统软件一般固化在存储器或单片机上 （5）嵌入式系统本身并不具备在其上进行进一步开发的能力，在设
嵌入式软PLC技术的研究与实现
嵌入式软PLC技术的研究与实现嵌入式软PLC技术的研究与实现引言随着工业自动化水平的不断提高，PLC（可编程逻辑控制器）作为一种广泛应用于工业控制系统中的设备，发挥着越来越重要的作用。
传统的硬PLC（可编程逻辑控制器）硬件设备在实现过程中存在着体积庞大、布线复杂、功耗高等问题。
相较之下，嵌入式软PLC技术则具有体积小巧、功耗低、可扩展性高等优势。
本文将探讨嵌入式软PLC技术的研究与实现。
一、嵌入式软PLC的概念及原理嵌入式软PLC是一种基于嵌入式系统的软件实现的PLC。
相比于传统的硬PLC，嵌入式软PLC使用的是嵌入式处理器作为控制核心。
软PLC通过将PLC控制逻辑和算法转化为软件代码，在嵌入式系统上实现对工业过程的自动化控制。
嵌入式软PLC通常包含输入/输出模块、通信模块、控制逻辑算法等功能。
嵌入式软PLC的原理是将各种传感器的信号输入嵌入式系统，通过嵌入式系统上的软件代码对信号进行处理和分析，最终输出控制信号给执行器实现工业过程的自动化控制。
嵌入式软PLC通过软件实现虚拟的PLC运行环境，可以模拟传统硬PLC的功能，同时还具备更高的灵活性和可扩展性。
二、嵌入式软PLC的优势和应用1. 体积小巧：嵌入式软PLC采用嵌入式处理器作为控制核心，相较于传统的硬PLC设备，体积更小，适用于空间有限的工业控制系统。
2. 功耗低：由于采用了低功耗的嵌入式处理器，嵌入式软PLC的功耗相对较低，可以降低设备运行成本。
3. 可扩展性高：嵌入式软PLC可以通过软件的方式进行功能扩展，不需要更换硬件设备，具备更高的灵活性。
4. 远程监控和管理：嵌入式软PLC可以与计算机网络相连接，通过远程控制和管理，提高工业生产的效率和便利性。
嵌入式软PLC技术在工业控制系统中有着广泛的应用。
例如，在制造业中，嵌入式软PLC可以用于工艺控制、装配线控制和设备监控等方面。
在环境监测领域，嵌入式软PLC可以用于污水处理厂、空调系统、供水系统等的控制和管理。
嵌入式系统与非嵌入式的主要区别是什么？
嵌入式系统与非嵌入式的主要区别是什么？嵌入式系统与非嵌入式的主要区别是什么？嵌入式软体就是嵌入在硬体中的作业系统和开发工具软体。
非嵌入式软体和嵌入式软体正好相反，其是指可以跨平台甚至跨系统使用的软体系统。
1、嵌入式软体就是嵌入在硬体中的作业系统和开发工具软体，它在产业中的关联关系体现为：晶片设计制造→嵌入式系统软体→嵌入式电子装置开发、制造。
2、嵌入式系统是指用于执行独立功能的专用计算机系统。
它由包括微处理器、定时器、微控制器、储存器、感测器等一系列微电子晶片与器件，和嵌入在储存器中的微型作业系统、控制应用软体组成，共同实现诸如实时控制、监视、管理、移动计算、资料处理等各种自动化处理任务。
嵌入式系统以应用为中心，以微电子技术、控制技术、计算机技术和通讯技术为基础，强调硬体软体的协同性与整合性，软体与硬体可剪裁，以此满足系统对功能、成本、体积和功耗等要求。
3、最简单的嵌入式系统仅有执行单一功能的控制能力，比如说微控制器的应用，在唯一的ROM 中仅有实现单一功能控制程式，无微型作业系统。
复杂的嵌入式系统，例如个人数字助理（PDA）、手持电脑（HPC）等，具有与PC几乎一样的功能。
实质上与PC的区别仅仅是将微型作业系统与应用软体嵌入在ROM、RAM 和/或FLASH储存器中，而不是存贮于磁碟等载体中。
很多复杂的嵌入式系统又是由若干个小型嵌入式系统组成的。
4、非嵌入式软体和嵌入式软体正好相反，其是指可以跨平台甚至跨系统使用的软体系统。
嵌入式系统与非嵌入式二者，主要区别分别如下：1、嵌入式系统安装于主机板的ROM只读储存器中，系统是定制在ROM中的，能够瞬间启动，启动效果类似于PC的待机恢复（软体留在记忆体），优点：耗能底，效率高，反应快，系统稳定，缺点：ROM记忆体不能释放，所以不能安装太多的功能。
2、非嵌入式系统安装于硬碟或固态硬碟（如记忆体卡），系统可以DIY，启动时从硬碟读取系统资料，在RAM建立一个临时的作业系统环境，关机后消失，每次启动都要重新建立一个临时系统环境。
基于嵌入式系统的PLC设计
基于嵌入式系统的PLC设计摘要本文基于嵌入式系统的PLC设计以STM32F103C8T6单片机为主控CPU，采用光耦隔离输入，继电器隔离输出，RS-232/RS485通信，实现了7路光耦隔离输入5路继电器隔离输出的嵌入式PLC设计，该嵌入式PLC设计灵活，数据处理速度快，抗干扰能力强，可适用于特定工业控制自动化系统中。
关键词：PLC；STM32F103C8T6；光耦隔离；继电器隔离1引言随着工业自动化控制技术的不断发展，PLC被广泛应用于自动化控制系统中，而基于嵌入式系统的PLC，具有控制精度高，开发周期短，能够满足用户对于特定工业控制中所需功能的灵活设计，这样就可以达到对于特殊工业环境下所需功能模块的定制，更加贴近于用户对于功能的设计要求，并且用户可以根据功能需要选择合适的硬件来组成满足控制需求的嵌入式PLC。
2系统总体设计本文基于嵌入式系统PLC的开发采用高性能STM32F103C8T6单片机为主控CPU，该微控制器内部资源丰富，具有32位总线宽度，运行时钟频率为72MHz，64KB程序存储容量，内部集成了高速A/D（D/A）转换通道。
输入模块采用光耦隔离，可以防止外界的干扰信号进入系统，提高了整个系统的稳定性和抗干扰能力；输出模块采用继电器输出，可以满足工业控制现场对于各种负载的驱动要求；外部通信模块支持RS232和RS485通信，用于程序的下载以及和外部设备通讯；A/D（D/A）模块采用STM32F103C8T6单片机内部自带转换通道，转换速度快、精度高。
整个系统运行稳定，抗干扰能力强，适用于工业控制领域，其系统整体设计结构如图1所示。
图1：系统原理框图3电路设计3.1主控芯片的选取嵌入式PLC对于输入信号的响应速度主要取决于微控制器CPU处理数据的速度，因此，在基于嵌入式系统开发PLC时，CPU的选型极为重要，CPU的响应速度决定了嵌入式PLC的性能。
本设计采用STM32F103C8T6单片机为主控CPU，该微控制器采用ARM架构，内部拥有20K的RAM、64K的FLASH、2个SPI、2个I²C、3个USART、37个通用I/O端口、12位ADC（DAC）转换器、封装为LQFP48，其内部资源丰富，性能稳定，可实现基于嵌入式系统PLC的设计。
嵌入式软PLC的设计与研究
嵌入式软PLC的设计与研究摘要：随着ASIC技术的发展，基于ARM处理器与Linux系统的嵌入式软PLC开发技术也得到了很大的发展。
文中简单介绍了嵌入式软PLC的发展现状，并分析了嵌入式软PLC系统的结构以及优缺点。
嵌入式软PLC系统的组成包括开发系统与运行系统，其中开发系统的作用是将程序翻译成目标代码，而运行系统的作用则是加载目标代码，按照目标代码而执行指令，实现相关的控制功能。
关键词：嵌入式软PLC系统传统PLC 编程IEC61131-3一、引言嵌入式系统是一个嵌入到对象体系中的专用的计算机系统，主要应用与各种类型的信号处理与控制。
当前在国防、国民经济以及社会生活的各领域都得到了广泛的应用，工业控制、机器人等等领域，对各行各业的技术改进、产品更新换代、提高生产率各方面也都起到了积极的推动作用。
传统的PLC可靠性较高，而且体积小，但是资源很少扩展能力弱，但是基于PC机的软PLC技术却很好的弥补了传统PLC的缺点，但是却又缺少了可靠性这一优点。
新一代的PLC将PLC的可靠性、PC机的开放架构以及多资源这些优点集中于一体，涵盖了PLC用户的多种需要。
嵌入式软PLC技术是指由软PLC技术与嵌入式系统相结合而由此而产生的高新技术。
继承了嵌入式系统体积小以及反应快的优点，同时也克服了传统PLC 的不能通用的特性等弊端。
嵌入式软PLC将自动化专业知识，用高附加值的方式在嵌入式行业规模经济基础上加以发展提高，比传统的PLC结构更加开放，也更加利于自动化的横向通信与纵向通信。
二、嵌入式软PLC系统的结构嵌入式软PLC系统一般由开发系统与运行系统两个部分组成。
1.开发系统需完成的主要任务就是应用程序的编程与编译调试。
1.1嵌入式软PLC系统是以IEC31131标准的基础之上发展起来的，所以开发系统一般都这可以支持IEC61131-3中的一种或者多种语言。
1.2编译器是开发系统中的一个比较重要的部分。
编译程序的主要作用是将用高级语言编写的源程序编译成和它等价的低级语言目标程序。
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嵌入式系统的分层与专业 的分类
• 2、 驱动层，这部分比较难，驱动工程师不 仅要能看懂电路图还要能对操作系统内核十分 的精通，以便其所写的驱动程序在系统调用时， 不会独占操作系统时间片，而导 至其它任务 不能动行，不懂操作系统内核架构和实时调度 性，没有良好的驱动编写风格，按大多数书上 所说添加的驱动的方式，很多人都能做到，但 可能连个初级的 驱动工程师的水平都达不到， 这样所写的驱动在应用调用时就如同windows 下我们打开一个程序运行后，再打开一个程序 时，要不就是中断以前的程序，要不 就是等 上一会才能运行后来打开的程序。
可编程控制器的发展
• PLC及其网络已成为工厂企业首选的工业控制 装置，并成 及其网络已成为工厂企业首选的 工业控制装置， 及其网络已成为工厂企业首 选的工业控制装置 系统不可或缺的基本组成 部分。 为CIMS系统不可或缺的基本组成部分。 PLC及其网络已 系统不可或缺的基本组成部分 及其网络已 经被公认为现代工业自动化三大 支柱
嵌入式PLC产品举例
• ①、可编程控制器Easy-40MR • ②、空压机控制器 • ③、供水控制器
可编程控制器的发展
• 1969年，美国数字设备公司根据美国通 用汽车公司招标 年 的要求， 的要求， 研制出世界上第一台可编程逻辑控制器 (Programmable Logic Controller， PLC) ，
嵌入式系统和PLC
• 主讲人： • 专 业：机电工程及其自动化
一、嵌入式系统的概念
• 1、从硬件上 • 2、从软件上
1、从硬件上
• 从硬件上，将基于CPU的外围器件，整合到 CPU芯片内部，比如早期基于X86体系结构下 的计算机，CPU只是有运算器和累加器的功能， 一切芯片要造外部桥路来扩展实现，象串口之 类的都是靠外部的串口控制器芯片实现，而目 前的这种串口控制器芯片早已集成到CPU内部， 还有PC机有显卡，而多数嵌入式处理器都带有 LCD控制器，但其种意义上就相当于显卡。
二、嵌入式系统的分层与 专业的分类
• 嵌入式系统分为４层，硬件层、驱动层、 操作系统层和应用层
嵌入式系统的分层与专业 的分类
• 1、硬件层，是整个嵌入式系统的根本，如果 现在单片机及接口这块很熟悉，并且能用C和 汇编语言来编程的话，从嵌入式系统的硬件层 走起来相对容易，硬件层也是驱动层的基础， 一个优秀的驱动工程师是要能够看懂硬件的电 路图和自行完成CPLD的逻辑设计的，同时还 要对操作系统内核及其调度性相当的熟悉的。 但硬件平台是基础，增值还要靠软件。 硬件层比较适合于，电子、通信、自动化、 机电一体、信息工程类专业的人来搞，需要掌 握的专业基础知识有，单片机原理及接口技术、 微机原理及接口技术、C语言。
嵌入式系统的分层与专业 的分类
• 想做个好的驱动人员没有三、四年功底，操作 系统内核不研究上几编，不是太容易成功的， 但其工资在嵌入式系统四层中可 是最高的。 • 驱动层比较适合于电子、通信、自动化、机电 一体、信息工程类专业尤其是计算机偏体系结 构类专业的人来搞，除硬件层所具备的基础学 科外，还要对数据结构与算法、操作系统原理、 编译原理都要十分精通了解。
PLC的特点
• (3) 操作维修方便，稳定可靠 操作维修方便， – PLC 采用电气操作人员习惯的梯形图形式编 程与功能助记符编程。 采用电气操作人员习 惯的梯形图形式编程与功能助记符编程。 – PLC 机具有完善的监视和诊断功能。其内部工 作等状态均有醒目 机具有完善的监视和诊断 功能。 的显示，大多数模件可以带电插拔。 的显示，大多数模件可以带电插拔。 • (4) 模块智能化、通信网络化 模块智能化。
PLC主要应用场合
• ①开关逻辑控制（如自动电梯的控制、 传输皮带的控制等）； 如自动电梯的控 制、传输皮带的控制等）
• ②闭环过程控制（如锅炉运行控制，自 动焊机控制、连轧机的速 如锅炉运行控 制，自动焊机控制、 度和位置控制等）；
PLC主要应用场合
• ③机械加工的数字控制； 机械加工的数 字控制； 机器人控制； • ④机器人控制； 多级网络系统 ； • ⑤多级网络系统。
嵌入式的应用和发展趋势
嵌入式系统的应用和发展 趋势
• 手机应用
Sony Ericsson超小型手机电 脑手机放在底座上成为电脑
内置 DVB-H 移动电 视手机
韩国电信手机/电视遥 控器二合一产品
嵌入式系统的应用和发展 趋势
• 芯片方面 ：是可编程片上系统。 • 宏观方面 ：使嵌入式系统更经济、小型、可 靠、快速、智能化、 使嵌入式系统更经济、 小型、可靠、快速、智能化、 网络化。 网络 化。很便宜，让更多的人能买得起。 经济性 很便宜，让更多的人能买得起。 小型化（笔 记本、PDA） 小型化（笔记本、 ） 人们携带 方便。
嵌入式PLC
• 嵌入式PLC正是面向IPC和单片机系统开发的， 它保留了PLC（借助梯形图语言）硬件管理和 工艺控制分离的优势，结合IPC和单片机提供 的更个性化、差异化的设计方法，形成一种新 的控制器设计理念。当我们在IPC中嵌入PLC 的功能时，我们称之为基于PC Base的嵌入 式PLC，当我们在单片机中嵌入PLC功能时， 我们称它为基于All ON One的嵌入式PLC（片 级嵌入PLC）。
可编程控制器的发展趋势
• 发展趋更快、 型方面发展，以占领小型、 型方面发展，以占领小型、分散和简单 功能的工业控 制市场。
可编程控制器的发展趋势
• 发展趋势：向大型网络化化、高速度、高可靠 性、好的兼容性和 向大型网络化化、高速度、 高可靠性、 多功能方面发展，使其向下可将 多个PLC、I/O框架 多功能方面发展，使其向 下可将多个 、 框架 相连；向上与工业计算机、 以太网、 相连；向上与工业计算机、以太网、 MAP（制造业自 （ 动化通信协议） 动化通信 协议）网等相连构成整个工厂的自动化控制 系统
嵌入式系统的分层与专业 的分类
• 3、操作系统层 ：对于操作系统层目前可能 只能说是简单的移植，而很少有人来自已写操 作系统，或者写出缺胳膊少腿的操作系统来， 这部分工作大都由驱动工程师来完成。操作系 统是负责系统任务的调试、磁盘和文件的管理， 而嵌入式系统的实时性十分重要。据说，XP 操作系统是微软投入300人用两年时间才搞定 的，总时工时是600人年，中科院软件所自己 的女娲Hopen操作系统估计也得花遇几百人年 才能搞定。
PLC 的短处
• 但控制产品的设计已发展到一个追求个性化、差 异化设计的阶段。常规PLC无法进入的市场，面 临更多的是个性化、差异化的压力，如成本控制、 特殊功能等。出现了工控机（IPC）、单片机嵌 入板与更贴近个性化需求的控制产品。IPC在互 连、表达、算法等方面优势明显，单片机系统在 成本控制上更加灵活。IPC由于加载了操作系统 （如NT）其实时性、稳定性难以满足连续控制 的苛刻要求。更适合于监控，低层通常用PLC； 单片机系统将硬件管理和用户工艺流程控制混在 一起，制约了它的标准化，并最终失去成本竞争 优势。
嵌入式PLC
• ②、嵌入式PLC产品有哪些特点？ 利用嵌入式PLC软件开发出的应用产品， 我们称之为嵌入式PLC产品。嵌入式PLC 产品具有以下特点： 用梯形图语言编写应用程序。 能与多家人机界面连接，如台达、 EView等。 支持CANBUS网络结构。 与其它厂家PLC并联运行。
嵌入式系统的几个重要的 特点
• ①小型系统内核； 小型系统内核； 专用 性较强； • ②专用性较强； 系统精简，以减少控制 系统成本， • ③系统精简，以减少控制系统成本，利 于实现系统 安全； 安全； 采用高实时 性的操作系统，且软件要固化存储；
嵌入式系统的几个重要的 特点
• ④采用高实时性的操作系统，且软件要固化存 储； • ⑤使用多任务的操作系统，使软件开发标准化； 使用多任务的操作系统，使软件开发标准化； 嵌入式系统开发需要专门的工具和环境。 • ⑥嵌入式系统开发需要专门的工具和环境。
嵌入式PLC软件架构
• 总体结构： ①嵌入式PLC内核 ②二次开发程序 ③终端应用程序
谢谢观赏
2011.06.13 浙江理工大学教学二号楼542
嵌入式系统的分层与专业 的分类
• 4、应用层 ：相对来讲较为容易的，如果会
在windows下如何进行编程接口函数调用，到 操作系统下只是编译和开发环 境有相应的变 化而已。如果涉及Java方面的编程也是如此 的。嵌入式系统中涉及算法的由专业算法的人 来处理的，不必归结到嵌入式系统范畴内。但 如果涉及嵌 入式系统下面嵌入式数据库、基 于嵌入式系统的网络编程和基于某此应用层面 的协议应用开发（比如基于SIP、H.323、 Astrisk）方面又较为复杂， 并且有难度。 了）
2、从软件上
• 从软件上前，就是在定制操作系统内核里将应 用一并选入，编译后将内核下载到ROM中。 而在定制操作系统内核时所选择的应用程序组 件就是完成了软件的“嵌入”，比如WinCE在 内核定制时，会有相应选择，其中就是 wordpad、PDF、MediaPlay 等等选择，如果 我们选择 了，在CE启动后，就可以在界面中 找到这些东西，如果是以前PC上将的windows 操作系统，多半的东西都需要我们得新再装。
PLC的特点
• (1) 功能齐全： 功能齐全： – – – – – 多种控 制功能； 多种控制功能； 输入/输出接口功能 输出接口功能； 输入 输出接口功能； 数据存 储与处理功能； 数据存储与处理功能； 通信 联网功能； 通信联网功能； 其他扩展功能。 其他扩展功能。 • (2) 应用灵活 – 标准的积木硬件结构和模块化 的软件设计。 标准的积木硬件结构和模块化 的软件设计。