一、嵌入式PLC概念
嵌入式PLC是指在特定的操控设备中完结PLC(Programable Logic Controller)编程言语的解说、履行,使特定设备在本身专用功用基础上具有PLC的基本功用。
PLC编程言语(又称梯形图言语)是一种面向工厂自动化工人师傅的言语,具有简练、直观,面向工艺流程等许多长处。PLC编程言语的呈现使操控设备中的硬件管和面向操控流程别离,PLC制造商专心于硬件及硬件办理,工厂自动化人员凭借梯形图言语作二次开发,使同一种PLC适用于不同的操控体系中,构成了可编程逻辑操控器(PLC)这种概念级产品。
但操控产品的规划已发展到一个寻求个性化、差异化规划的阶段。惯例PLC无法进入的商场,面对更多的是个性化、差异化的压力,如本钱操控、特别功用等。呈现了工控机(IPC)、单片机嵌入板与更靠近个性化需求的操控产品。IPC在互连、表达、算法等方面优势显着,单片机体系在本钱操控上愈加灵敏。IPC因为加载了操作体系(如NT)其实时性、稳定性难以满意接连操控的严苛要求。更适合于监控,低层通常用PLC;单片机体系将硬件办理和用户工艺流程操控混在一同,限制了它的标准化,并终究失掉本钱竞赛优势。
嵌入式PLC正是面向IPC和单片机体系开发的,它保留了PLC(凭借梯形图言语)硬件办理和工艺操控别离的优势,结合IPC和单片机供给的更个性化、差异化的规划办法,构成一种新的操控器规划理念。当咱们在IPC中嵌入PLC的功用时,咱们称之为依据PC Base的嵌入式PLC,当咱们在单片机中嵌入PLC功用时,咱们称它为依据All ON One的嵌入式PLC(片级嵌入PLC)。来特别说明时,嵌入式PLC指片级嵌入式PLC,以下描绘以科威公司EASY V1.00嵌入式PLC为例。
二、嵌入式PLC软件架构
1、整体结构
EASY V1.00嵌入式PLC是一种实时性很强的操作体系软件,整体结构包含三个层面。
①嵌入式PLC内核 它完结实时使命调度,梯形图言语解说、履行、通讯等基本功用,并供给二次开发驱动接口;
②二次开发程序 经过内核供给的外挂使命,运用内核开发各种面向详细目标个性化差异化的驱动程序;
③终端使用程序 指面向工艺流程操控的梯形图言语编程;
EASY V1.00整体结构
关于二次开发人员开发面向个性化目标的驱动程序,有必要了解嵌入式PLC内核结构,尤其是驱动接口规划办法,下面分块介绍内核的各块功用。
2、实时OS
面向小型单片机,一般的实时操作体系无法加载,OS/Ⅱ 占用了过多的资源,EASY V1.00内核依据使命的类别、实时要求、定制了一款专用实时OS,它无文件体系和内存办理两部分。
①硬实时状态下的抢占式并发使命办理
EASY V1.00内核供给2.5ms基按时基,它作为一种不行掠夺的使命循环履行用于各类使命的监控办理。
关于工控使用中的异步事情选用并发式使命办理,经过各类中止抢占使命的挂起、履行,每类异步使命履行前,在2.5ms使命中注册,履行后刊出,经过2.5ms时基监控并发使命的流量及堵塞情况并报字到上一级使命调度。
在EASY V1.00中,存在以下异步使命:
*通讯数据链络层的字节省
*梯形图言语中的定时器
*二次开发驱动程序中的实时异步使命
并发使命办理是EASY V1.00中最低层的使命办理,到达ms级实时作用,单位时刻内(1ms)占用CPU机时峰值为:
R
T并=∑Niti
I=0
Ni-1ms内使命的最大履行次数,ti-i使命的一次履行最大时刻。
EASY V1.00并发使命实时数据
T片=3-45ms+t4
t4为用户软中止使命占用时刻和。
“扫描周期”指解说、履行一切梯形图指令并履行扫描完毕处理所占用的时刻,因为这期间有并发使命发生,“扫描周期”应包含并发使命占用时刻。
R
并发使命占用比X=T并/ 1ms = (150ms+ΔT+∑Njtj)/1000ms =15%-100%
j=3
设用户梯形图含X条指令
T扫=(X.T片+ΔTend)/X