工業(yè)自動化上內(nèi)嵌式PLC的應(yīng)用研究

陳美鈴

摘 要：本文圍繞工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的內(nèi)嵌式PLC應(yīng)用問題進行分析與研究，首先對內(nèi)嵌式PLC系統(tǒng)裝置的構(gòu)成進行了簡要介紹，進而對工業(yè)自動化、智能控制領(lǐng)域中的內(nèi)嵌式PLC應(yīng)用優(yōu)勢進行分析，作為數(shù)字化→數(shù)據(jù)化→云端生態(tài)鏈的前端數(shù)據(jù)傳感器具有舉足輕重作用，最后簡要介紹了內(nèi)嵌式PLC選型方面的基本規(guī)則，望能夠引起各方重視與關(guān)注。

關(guān)鍵詞：工業(yè)自動化；內(nèi)嵌式PLC；應(yīng)用

中圖分類號：TM76 文獻標(biāo)識碼：A

1.內(nèi)嵌式PLC構(gòu)成

內(nèi)嵌式PLC是指在特定嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)PLC相關(guān)梯形圖編程語言、c/c++、Visual Studio VB.NET/C#、LableView等各種通用編程或?qū)Ｓ谜Z言可以開發(fā)設(shè)計，從而使特定裝置能夠在自身專用功能得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)之上具有PLC裝置通用的相關(guān)功能。在ARM等芯片中引入內(nèi)嵌式PLC系統(tǒng)功能后，整套系統(tǒng)裝置能夠體現(xiàn)體積小、反應(yīng)速度快等優(yōu)勢，同時也能夠避免傳統(tǒng)PLC裝置在實際應(yīng)用中存在的數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)傳遞通信、定位等一系列新形勢下出現(xiàn)的問題與不足，內(nèi)嵌式PLC強調(diào)以通用編程快速化，強化過程控制的預(yù)算能力，并面向系統(tǒng)提供具有開放式特點的擴展結(jié)構(gòu)，增加了網(wǎng)絡(luò)互連的數(shù)據(jù)傳輸處理功能。不但如此，內(nèi)嵌式PLC系統(tǒng)裝置還具有PC單機、大型PLC的相關(guān)功能優(yōu)勢，如運算速度快，軟件功能全面，操作靈活性高，可處理控制算法等復(fù)雜度高的數(shù)值處理，因此能夠為解決對象控制問題提供具有通而專特點的開發(fā)平臺。

在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中，內(nèi)嵌式PLC的構(gòu)成主要包括兩個部分，第一是操作系統(tǒng)，第二是應(yīng)用系統(tǒng)，實現(xiàn)小型工業(yè)自動化控制多任務(wù)系統(tǒng)。內(nèi)嵌式控制器是一個超小型的計算機系統(tǒng)，以內(nèi)嵌式操作系統(tǒng)為軟件平臺，PLC運行系統(tǒng)通過PLC虛擬機實現(xiàn)，作為應(yīng)用系統(tǒng)嵌入在操作系統(tǒng)中，用戶通過編寫應(yīng)用程序，執(zhí)行控制輸出。同時，內(nèi)嵌式PLC控制器非常方便實現(xiàn)多機聯(lián)網(wǎng)，其網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)框圖如圖1所示。

嵌入式開發(fā)系統(tǒng)即以PC單機為基礎(chǔ)，基于Windows操作系統(tǒng)平臺，提供內(nèi)嵌式PLC應(yīng)用程序的編寫環(huán)境以及編譯調(diào)試環(huán)境。開發(fā)系統(tǒng)的主要功能是為用戶提供可利用的標(biāo)準(zhǔn)化編程語言，進而支持特定應(yīng)用控制程序的編程操作。同時，開發(fā)系統(tǒng)還能夠為用戶提供測試仿真工具，以及時驗證并對控制程序正確性進行驗證。在內(nèi)嵌式PLC系統(tǒng)中，開發(fā)系統(tǒng)的主要構(gòu)成包括以下幾個部分，第一是編譯器，第二是編輯器，第三是通信接口，第四是調(diào)試環(huán)境。內(nèi)嵌式PLC系統(tǒng)裝置運行框圖如圖2所示。用戶可以在編輯器中完成對嵌入式系統(tǒng)的程序編程工作，然后在編譯器中進行編譯，剔除編程語言中的語法錯誤，然后生成中間代碼，經(jīng)調(diào)試無誤后可下載至內(nèi)嵌式PLC系統(tǒng)中以供使用。運行系統(tǒng)在內(nèi)嵌式PLC系統(tǒng)中的主要功能包括系統(tǒng)配置、輸入信號處理、PLC程序循環(huán)調(diào)用、數(shù)值計算以及控制信號輸出這幾個方面，同時在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域?qū)嵺`中，根據(jù)需要設(shè)置網(wǎng)絡(luò)，嵌入式PLC系統(tǒng)還能夠通過現(xiàn)場總線（ProfiBus、eCat、EtherNet、TCP/IP等）實現(xiàn)與云端數(shù)據(jù)服務(wù)的實時通信。

2.內(nèi)嵌式PLC應(yīng)用優(yōu)勢

（1）控制功能先進

在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域操作實踐中，先進的控制功能與控制技術(shù)的實現(xiàn)必須依托于良好的模糊邏輯技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，且還需要配備一套功能強大的浮點處理器內(nèi)存作為支持，而內(nèi)嵌式PLC裝置恰好可以滿足上述要求。

（2）通信接口良好

常規(guī)PLC系統(tǒng)裝置所配置與外部設(shè)備的連接接口為專用式，但內(nèi)嵌式PLC系統(tǒng)裝置具有擴展多種通信總線的特點，能夠滿足多個網(wǎng)絡(luò)通信接口，具有一定的通用性特點，僅需提供通信軟件驅(qū)動程序和相應(yīng)的硬件接口即可正常投入使用，因此在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中適應(yīng)性良好。

（3）實時性分析

強大的計算能力和極高的數(shù)據(jù)傳輸量，內(nèi)嵌式PLC系統(tǒng)裝置能夠及時收集經(jīng)由現(xiàn)場傳感器采集的各種數(shù)字信號以及模擬信號，并通過對各類信號進行分析的方式準(zhǔn)確檢出并評估故障狀態(tài)，以把握相應(yīng)工業(yè)自動化設(shè)備的運行狀況。

（4）高效性

在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中，內(nèi)嵌式PLC系統(tǒng)裝置能夠面向系統(tǒng)提供多樣化的工作平臺，促進生產(chǎn)效率的提升，并促進工業(yè)自動化工程平臺快速發(fā)展，對工程平臺實施以及項目遷移有重要作用，同時兼具靈活性以及開放性的特點。內(nèi)嵌式PLC建立在一定的操作系統(tǒng)平臺上，通過軟件應(yīng)用編程實現(xiàn)計算、控制、存儲以等功能，通過I/O接口以及現(xiàn)場總線等物理設(shè)備完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集以及信號的輸出，并充分地發(fā)揮了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信能力，實現(xiàn)PLC與Internet網(wǎng)絡(luò)的連接，增強了PLC的組網(wǎng)能力和通信能力。

（5）智能化、靈活性

根據(jù)應(yīng)用場合輕松調(diào)整PLC性能，靈活性強，全套PLC產(chǎn)品采用統(tǒng)一設(shè)計，適于各種控制應(yīng)用，采用統(tǒng)一的編程軟件，輕松上手，節(jié)省成本，可以高效控制自動化系統(tǒng)，提高產(chǎn)品智能控制水平。

結(jié)語

在我國社會經(jīng)濟快速發(fā)展與更新的背景下，工業(yè)自動化方面的功能需求更加系統(tǒng)與具體。工業(yè)企業(yè)必須不斷引入并更新控制技術(shù)與方案，以促進工業(yè)自動化控制效果的提升。內(nèi)嵌式PLC系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用對改善工業(yè)自動化控制效率而言有非常積極的作用與價值。相關(guān)企業(yè)以及工作人員必須充分認(rèn)識內(nèi)嵌式PLC在工業(yè)自動化領(lǐng)域中的重要意義，對內(nèi)嵌式PLC系統(tǒng)裝置的特點、構(gòu)成以及選型規(guī)則等關(guān)鍵問題進行深入分析，以結(jié)合工業(yè)自動化控制需求選擇最佳的內(nèi)嵌式PLC系統(tǒng)方案，實現(xiàn)對工業(yè)自動化生產(chǎn)程序的動態(tài)控制與監(jiān)督，促進工業(yè)自動化水平的提高以及企業(yè)的快速發(fā)展。

參考文獻

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