学习PLC课程后的认识与体会

学习PLC课程后的认识与体会
这一学期，我们学习了PLC及组态软件应用这门课程。

虽然记住的东西并不多，但是却使我更好的认识了它。

可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：电源、中央处理单元(CPU)、存储器、输入输出接口电路、功能模块、通信模块六大部分。

其发展:20世纪70年代初出现了微处理器， 20世纪70年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段， 20世纪80年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用，20世纪80年代至90年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。

20世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。

这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

PLC中设计的知识很多，而对于我来说，最感兴趣的还是嵌入式PLC系统。

嵌入式系统是计算机软件与硬件的综合体，它是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁减，从而能够适应实际应用中对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专业计算机系统。

嵌入式系统的特点：
（1）嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术以及电子技术与各个行业的具体应用结合的产物。

（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，在设计完成后，用户如果修改其中的程序，须借助于一套开发工具和环境。

（6）嵌入式系统开发人员是各个应用领域的专家。

（7）对成本、可靠性和实时性有特殊的要求。

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1000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：嵌入式微处理器、入式微控制器、入式DSP处理器、入式片上系统。

嵌入式微处理器是通用计算机中的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。

嵌入式微控制器是将整个计算机系统集成到一块芯片中。

一般以某一种微处理器内核为核心，芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、定时/计数器、I/O、串行口、A/D、D/A等各种必要功能和外设。

嵌入式DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行DSP算法，编
译效率较高，指令执行速度也较高。

嵌入式片上系统（SOC）是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。

目前主流的嵌入式操作系统有：(1)VxWorks，(2)Windows Embedded ，(3)Uc/OS-Ⅱ，(4)Linux 。

发展趋势：
1、产品发展趋势
(1)、处理器发展趋向低成本、高集成度与低功耗；
(2)、低端的8位微控制器和高端的32位、64位微处理器将成为嵌入式处理器的主流；
2、技术发展趋势
(1)、软硬件协同设计将成为未来改变嵌入式系统竞争格局的技术动力；
(2)、跨平台技术应用日益广泛；
3、产业发展趋势
(1)芯片设计厂商与应用企业开展更广范围的合作将成为推动自身业务的方式；
(2)、嵌入式CPU将成为重要投资领域；
(3)、芯片设计将吸引更多风险投资者的眼光；
(4)、嵌入式软件将成为未来竞争的重点。

而嵌入式PLC是指在特定的控制装置中实现PLC（Program－mable Logic Controller）编程语言的解释、执行，使特定装置在自身专用功能基础上具有PLC的基本功能。

嵌入式PLC软件平台的设计思路是：将嵌入式PLC软件平台规划在一个芯片组（嵌入式PLC的硬件环境）中，在此基础上，开发基于软件平台的微内核。

该平台提供除了给用户梯形图直接嵌入和网络互连外，用户在该软件平台上，根据自己的开发对象，可以方便快捷地进行硬件和软件的扩充和设计，提高开发效率。

开发的基于CAN总线的嵌入式PLC的软件平台功能体现在以下三个方面：
(1)梯形图语言功能；
(2)通信功能；
(3)用户驱动接口功能。

梯形图语言功能：
①用梯形图编写PLC逻辑控制程序,运算处理程序,满足数字量控制,模拟量控制的需要；
②用梯形图设置CAN网络主从站设置及地址设置,引用CAN网络数据进行系统编程；
③用梯形图实施RS485网络通信的数据组织和任务调度,如,RS485主从站设置,地址设置,任务级,报文数,报文长度等参数设置；
④用梯形图进行网络通信(CAN通信和RS485通信)监控,如监控设备是否脱线,工作时正确报文流量及错误报文地址等。

通信功能：考虑到当前控制系统的发展特点和嵌入式PLC的各方面的需求，平台规划管理两个串口（RS232和RS485）及一个CAN接口的通信。

每个接口都有相关的协议栈，实现在不同的状态下的通信功能。

嵌入式PLC软件平台的硬件环境设计
其中：供电，5V 200mA，RAM掉电保护5年；CPU，C8051F040；I/O扩展能力，32 I/O 可复用成SPI、I2C接口及外中断、外计数、AD等；4路12位精度AD，100 KPS；2路12位精度DA，100 KPS；通信接口：支持RS232，RS485，CAN总线网络通信。

嵌入式PLC软件平台的内核设计：
嵌入式PLC是一种实时性很强的操作系统软件，总体结构包括三个层面：
①嵌入式PLC内核它完成实时任务调度，梯形图语言解释、执行、通讯等基本功能，并提供二次开发驱动接口；
②二次开发程序通过内核提供的外挂任务，使用内核开发各种面向具体对象个性化差异化的驱动程序；
③终端应用程序指面向工艺流程控制的梯形图语言编程；
嵌入式PLC中的CAN网络构造：
构造CAN网络必须进行以下设定：
①选择网络设备:种类,个数；
②所选设备配置:地址设定,实时性调度(任务级设定)；
③设备变量配置成网络变量:从站变量映射成主站PLC的变量。

为满足以上的设定要求,自主开发的工具软件CANSET辅助完成主站上的CAN网络配置文件的生成与下载,而不需编程,在运行状态下,CAN网络数据按照CANSET设置的要求,自动进行网络数据交换。

嵌入式PLC就是将PLC内核构建于控制器内，使嵌入式产品开发商专注于产品开发与管理，工厂自动化人员可以借助梯形图语言作二次开发,专注于工艺研究。

目前，利用嵌入式PLC的软件平台成功开发了混合型PLC(EASY－M0808R－A0404NB)、通用型PLC （EASY－M2416R）、运动控制器（EASY－KP3－M0506R）等，在实际系统中得到了应用。

PLC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。

通过学习这门课程，让我对于PLC梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，也让我更加了解了关于PLC设计原理，扩充了我的知识面。

让我在以后的工作生涯中可能也会轻松一点。

虽然还是有不懂的地方，我相信通过我的不断学习，最终还是会有所成的。