基于Windows CE.net的嵌入式控制系統(tǒng)
前言
在自動控制技術(shù)領(lǐng)域,從60年代后期,美國Bedford Associate提出以Modular Digital Controller MODICON取代繼電器控制盤。
并研發(fā)出世界上第一種投入商業(yè)生產(chǎn)的PLC-Programmable Logic Controller-MODICON084以后,PLC廠家始終處于獨領(lǐng)風騷的地位,不僅是規(guī)格的制定者,更主導了整個市場的走向,但是由于近年來用戶對開放性架構(gòu)的強烈要求及渴望,也因為信息技術(shù)IT 發(fā)展的日新月異,使得PLC廠家不得不認真面對這一變革,這樣的結(jié)果同時也讓浸淫于PC-Based技術(shù)發(fā)展多年的工業(yè)計算機廠商重新取得了參賽權(quán)。我們可以預見的是未來不管是PLC或PC-Based控制器,除了保留PLC在過程控制Process Control上的優(yōu)點之外,隨著計算技術(shù)Computing,通信技術(shù)Communication和軟件編程技術(shù)的發(fā)展,即將趨向于使用開放式的硬件平臺、操作系統(tǒng)以及統(tǒng)一的編程工具,此外,為達到“萬物連網(wǎng)”的要求,采用開放的以太網(wǎng)絡Ethernet接口來串起其它工業(yè)現(xiàn)場總線,也是非常必要的。
這其中最關(guān)鍵的技術(shù)就在于:
(1)嵌入式PC系統(tǒng);
(2)支持各種現(xiàn)場總線的I/O模塊;
(3)符合IEC 61131-3標準的編程軟件。有鑒于此,身為中國自動化產(chǎn)品生產(chǎn)廠家的一員,經(jīng)過近兩年的努力,不僅將嵌入式的技術(shù)應用在WinCon產(chǎn)品上,更將積累多年研發(fā)各類總線I/O的技術(shù)附加其中。而為提供符合IEC 61131-3的編程軟件,我們則把嵌入式運行版Run-time Engine的ISaGRAF與Micro TRACE MODE 5加入操作系統(tǒng)映像OS Image中,此外為求達到使用者便利性,在嵌入式人機接口HMI,我們則提供了Indusoft Web Studio與AdAsTRa Embedded HMI,并在稍后時間加入更多的同類軟件。
一、WinCon-8000控制系統(tǒng)架構(gòu)(圖1)
如圖1所示,WinCon-8000控制系統(tǒng)主要由下列幾個部分所組成:
主控制層
WinCon-8000采用32-bit RISC CPU,存放操作系統(tǒng)映像的32MB閃存,64MB的內(nèi)存和用來存放應用軟件的128MB Compact Flash,在外設(shè)的支持方面則提供了與PC相同的鍵盤/鼠標接口、以太網(wǎng)接口、USB接口、標準VGA接口。至于操作系統(tǒng)部份則采用微軟公司具硬實時Hard Real-Time性的Windows CE.net 4.2,除了視窗操作畫面外,它也配置了嵌入式瀏覽器,Web和FTP服務器,解決了Web-Based Control的難題。
網(wǎng)絡通信層
WinCon-8000控制器上層采用以太網(wǎng)Ethernet總線,通過標準的TCP/IP協(xié)議,可以連接上Intranet/Internet,而通過標準的Modbus/TCP協(xié)議,則可以與SCADA軟件溝通。至于下層的網(wǎng)絡,除了RS-232/485外,可以依據(jù)用戶的需求選用CAN?Control Area Network總線及我們自有的FRNet總線,通過Modbus/RTU,CANOpen,DeviceNet等協(xié)議,可以與泓格的遠程模塊I-7000,緊湊式控制器I-8000以及其它CAN I/O做連接,至于FRNet總線則是沿用了PLC架構(gòu)的優(yōu)點,采用Token Ring的方式,無須軟件協(xié)議,在固定的時間內(nèi)可以掃描所有的I/O點,再透過Dual-Port RAM的方式與主控制層做溝通。
I/O層
WinCon-8000采用與原有I-8000相同的I/O模塊,提供了模擬量輸出/入,數(shù)字量輸出/入,繼電器輸出,熱電阻RTD/熱電偶Thermal Couple輸入,應變量Strain Gauge輸入,計數(shù)器/定時器以及RS-232多串口等模塊,在擴充性上,可透過87Kx RS-485與87Ex Ethernet I/O擴展單元連接87K模塊。
操作接口層
為讓用戶有不同的選擇,我們將嵌入式HMI軟件整合到控制器上,透過標準的VGA接口?您可以連接普通的顯示器,不需要再通過RS-232外接傳統(tǒng)的HMI,大大的節(jié)省了系統(tǒng)成本。如要與上位機的組態(tài)軟件做數(shù)據(jù)交換,則可以通過OPC的標準來達成。
信息系統(tǒng)層
如何將工廠的生產(chǎn)流程與企業(yè)資源管理ERP整合在一起,一直是一個非常重要的課題,WinCon-8000內(nèi)置了微軟公司的SQL Server CE 2.0,大大地提升在本機中處理數(shù)據(jù)庫的能力。至于在如何同時解決遠距與實時性這的問題上,我們通過選擇與全球?qū)崟r大量信息領(lǐng)導廠商艾揚科技http//www.ICEtech.com.tw進行策略聯(lián)盟,藉由授權(quán)取得了艾揚遠距實時信息平臺iPush Server Embedded Edition簡稱iPush Embedded,將實時信息主動交換的能力整合進WinCon-8000,使其具有新時代工業(yè)控制器必備的網(wǎng)絡實時信息基礎(chǔ)架構(gòu)。
透過iPush Embedded,WinCon-8000擁有主動傳送Active Push數(shù)據(jù)的能力。無論是在局域網(wǎng)絡LAN ,還是在遠距網(wǎng)絡Internet/VPN/Wireless LAN/GPRS/ADSL的環(huán)境下,只要是透過TCP/IP通訊協(xié)議,WinCon-8000就可以源源不絕地把得到的數(shù)據(jù)──包括監(jiān)測數(shù)據(jù)(Data)、報警(Alarm)與設(shè)備狀態(tài)(Status),實時主動發(fā)送到遠程的監(jiān)控軟件,或是送至監(jiān)控中心,從而達到分散采集、中央實時監(jiān)控的目的。這對于一些遠距監(jiān)控的應用──如遠程無人機房來說,可說是一大突破,亦是工業(yè)控制產(chǎn)業(yè)的必由之路。
另外,藉由WinCon8000上的iPush Embedded,可以與艾揚科技所提供的中心端ICE iPush Communication Server串聯(lián),讓使用者可以非常輕易地進一步架構(gòu)出一個滿足遠距/實時/多點的監(jiān)控解決方
案,打造最完美的工業(yè)控制信息供應鏈。
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