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标题: 基于Linux系统的软PLC设计 02 [打印本页]

作者: samwalton 时间: 2013-9-4 14:53 标题: 基于Linux系统的软PLC设计 02

对于每个具体的设计来说，需要对配置文件中的几个部分进行配置。

（3）人机界面模块（HMI），用户和软PLC 之间的互动模块。通过友好的人机界面，用户可以控制软PLC 的调用和开关，同时可以查看软PLC 各个状态点的状态。在Linux 下，可以使用GTK 或者TCL/TK 进行设计。本设计由于整个数控系统的需要，采用了TCL/TK 进行设计。因为软PLC 的其他部分是用c语言进行设计，因而在用tcl/tk设计的人机界面模块和软PLC 之间，需要设计一个TCL/TK 的扩展模块作为两种语言之间的接口，这样在界面上就可以用TCL 语言调用C 语言编写的软PLC 函数。现阶段本设计主要完成了常用的PLC 图形语言梯形图和两种文本语言IL 语言和ST 语言的设计，因而人机界面可以分为两种，梯形图的编辑运行界面和文本编程的监控界面。

① 梯形图界面（如图2）。在梯形图界面上，用户可自由拖动如开关、计时器等各种器件进行自主编程，从而实现在线编程。在界面上右侧是状态栏，可以对各种状态点的控制和状态显示，如将状态点B1 状态置1,则需单击B1 前的小方框。界面的上方是菜单栏。用户可通过菜单的选择进行编辑、保存、打开等功能，编辑完毕，按下Run 键，TCL/TK 的底层程序将会检测状态点状态，并根据元件种类进行逻辑运算，这些直接使用TCL/TK 编程就可以实现。而Exit 键则是退出软PLC,当按下该键时，将会设置全局变量Quit = 1 并传递给关闭模块Plcshutdown.关闭模块将关闭所有在运行的软PLC模块，并杀死共享内存上的信号量。

② 文本编程监控界面。文本语言相对不够图形语言直观，设计监控界面，可以从监控界面上调用所需要的文本程序，同时对各个状态点的状态进行显示和控制。

（4）文本编辑模块，用户PLC文本程序的编辑模块，使用文本编辑器即可实现。用户使用符合61131-3 标准的编程语言编写控制应用程序。编辑好的模块将会被软PLC 的编译器所编译，生成可执行代码。

（5）逻辑模块，软PLC 的核心模块，它包括IEC61131-3编译器和数据处理模块。IEC61131-3编译器将编译用户编辑好的文本应用程序，首先将PLC 的代码编译成C 语言，然后再调用GCC 将程序和软PLC的链接库编译成目标文件，同时显示编译结果的正确性，将编译的错误信息及警告信息反馈给用户。

文本编辑模块与编译模块在软PLC 运行时，不会作为调用模块。软PLC只调用最后生成的可执行模块。数据处理模块执行对各种浮点型数据的操作，功能包括PID控制、按一定的比例缩放数据大小等。

（6）通信模块（Communication module），主要负责软件的网络通信协议等的实现，借助与操作系统的结合构建网络服务器，实现强大的网络服务功能，实现Modbus 等总线协议的总线控制功能。

（7） I/O 模块，软PLC与物理IO连接的模块。通过IO 模块，软PLC 的状态点与硬件的IO 点一一对应，软PLC 可以通过IO 模块直接读写PC104 上IO扩展板的IO 点，实现对I O 点的读取和控制。

（ 8 ）关闭模块（Plcshutdown），由于本设计采用了多模块化设计和共享内存通信机制。因而软PLC退出，需要关闭所有正在运行的模块和杀死共享内存上的信号量。关闭模块提供了Quit的全局变量，当Quit=1,将运行关闭模块中的程序关闭所有的软PLC 模块和杀死共享内存的信号量。

以上是根据需要设计的一些模块，根据用户需要还可以增加一些模块，如记录模块，数据库连接模块等，这些模块将会记录软PLC 的工作记录和保存软PLC 的数据记录。这些有待进一步的开发和设计。设计好各个模块，软PLC 的工作流程可如图3 所示。

本设计是在Linux 下进行设计，除HMI 模块是使用TCL/TK 设计外，其他均是使用C 语言进行编写，在Linux 下使用GCC 进行编译。由于篇幅所限，此处不展示代码。

实例

下面以一个简单的对3并口通道循环控制为例，说明软PLC 的工作流程。

（1）梯形图编程。从软PLC 主界面进入后，启动梯形图编程，调用梯形图编程的主程序。梯形图编程共需要调用梯形图界面模块、关闭模块、IO 模块，这些均在配置文件中设置好，不需用户进行设置。配置文件主要部分定义如下：

需运行的模块：主要状态点定义：Ladder为拥有写的权利模块，主程序启动后，将读取对应的配置文件，运行所需模块。

用户即可在梯形图界面进行编辑，编辑后的梯形图程序如图4所示。这是一个比较简单的程序，因而只需要使用3个计时器和几个复位、置位输出就可以实现功能。编辑好梯形图程序后，按下Run 键，程序即可运行，并实现对IO 板上对应端口的控制。

（2）文本IL 语言编程。开始与梯形图编程相同，从软PLC 主界面进入后，启动IL 语言编程，调用主程序。文本编程共需要调用监控界面模块、逻辑目标程序模块、关闭模块、IO 模块。逻辑目标模块为用户编辑好的IL 程序，并通过编译器生成的可执行逻辑程序，用户可在PC 机上编辑和编译好逻辑程序，再移植到PC104 上进行调用。配置文件主要部分定义如下：

需运行的模块：

主要状态点定义：

为编译后的IL 程序模块。由于篇幅关系，实现循环控制的IL 程序在此处不再列出。

结束语

软PLC 具有强大的功能，在工业控制中发挥着越来越重要的作用，是一项具有巨大潜力的技术，其强大的网络功能是传统的PLC 无法比拟的。中国工业自动化的水平相对国外来说较低，技术含量少。因而国内企业要在激烈的竞争中立于不败之地，必须增加生产的自动化程度，提高产品的技术含量。发展自主产权的软PLC 将对此问题产生有力的推动作用，也有助于我国PLC 企业发展本国市场并向外扩展。

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