電氣測(cè)控系統(tǒng)的改進(jìn)――軟PLC
在一些電子部件產(chǎn)品測(cè)試時(shí),早先很多生產(chǎn)廠家都使用繼電接觸控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由分立元件組成,由于線路簡(jiǎn)單,元件控制精度不高,加上抗干擾能力級(jí)差控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,所以運(yùn)行不夠穩(wěn)定,誤動(dòng)作頻繁,使產(chǎn)品的測(cè)試和分析不準(zhǔn)確。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/190370.htm隨著現(xiàn)代工藝的高精度要求,為了適應(yīng)市場(chǎng)需求,采用可編程控制器對(duì)原繼電電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造,但由于各PLC廠家硬件模塊和軟件結(jié)構(gòu)絕大多數(shù)都是專用的、互不兼容的,系統(tǒng)各模塊間的交互方式、通信機(jī)制也各不相同,這使得控制系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立、彼此封閉。隨著技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇,這種專用體系結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)越來(lái)越暴露了其固有的缺陷。由于基于PC平臺(tái)的軟件PLC無(wú)需專門的編程器,可充分利用PC機(jī)的軟硬件資源,直接采用梯形圖或語(yǔ)言編程,具有良好的人機(jī)界面等優(yōu)點(diǎn),因此逐漸取代了硬件PLC,成為研究的熱點(diǎn)。
1 電氣測(cè)試系統(tǒng)原理介紹
該壽命測(cè)試系統(tǒng)能夠利用定時(shí)器控制電子部件產(chǎn)品的動(dòng)作頻率,利用計(jì)時(shí)器來(lái)控制動(dòng)作的次數(shù),基本原理如圖1所示。
圖1 電氣測(cè)試基本原理
PLC使用OMRON CQM1H-CPU11 PLC加上擴(kuò)展模塊,其I/O點(diǎn)數(shù)可達(dá)26個(gè),可滿足多路測(cè)試,利用控制動(dòng)
作RELAY的定時(shí)器和負(fù)載反饋RELAY的定時(shí)器時(shí)間差進(jìn)行判斷產(chǎn)品或負(fù)載的不良狀態(tài),并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行停機(jī)保護(hù),實(shí)驗(yàn)完成后利用產(chǎn)品或負(fù)載在機(jī)械和電氣方面的特性對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)。
其中,遮斷保護(hù)、動(dòng)作RELAY和負(fù)載反饋RELAY都是用PLC內(nèi)部高精度定時(shí)器進(jìn)行控制的,其原理都是用低電壓控制高電壓,實(shí)現(xiàn)高低壓分離控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,保證了測(cè)試系統(tǒng)的安全性,這里的遮斷保護(hù)用的是Fuji ELECTRIC Co.Ltd。JapanSC-13AA型接觸器,耐壓可達(dá)600V,單觸點(diǎn)額定電流是32A,動(dòng)作RELAY和負(fù)載反饋RELAY(也可以用光電耦合或電流互感器)都是用的OMRON的MY系列繼電器。
實(shí)際用DL750 scoper測(cè)量發(fā)現(xiàn)這兩種精度都不是很高,誤差往往有8-10ms。
實(shí)際中對(duì)產(chǎn)品評(píng)價(jià)需要很多數(shù)據(jù),需要測(cè)試很多產(chǎn)品,這樣需要多獨(dú)立回路,接線走線困難,而且會(huì)產(chǎn)生寄生電路,所以,從PLC產(chǎn)品的兼容性及測(cè)試成本考慮,采用目前先進(jìn)的嵌入式軟PLC技術(shù),可大大縮短實(shí)驗(yàn)周期并降低成本。
2 軟PLC技術(shù)
傳統(tǒng)的PLC經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展,技術(shù)已經(jīng)非常成熟,以高速度、高穩(wěn)定性、高性能在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,與此同時(shí),隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展,在工程方面逐漸表現(xiàn)出其缺點(diǎn):傳統(tǒng)的PLC廠商壟斷市場(chǎng),其產(chǎn)品戶不兼容,缺少明確一致的標(biāo)準(zhǔn),難以構(gòu)建開放的硬件體系結(jié)構(gòu);各廠商產(chǎn)品的編程方法差別很大,技術(shù)專有性較強(qiáng),工作人員培訓(xùn)時(shí)間長(zhǎng),造成PLC的性價(jià)比增長(zhǎng)很緩慢。
20世紀(jì)90年代中期,計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展以及PLC的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61131的制定,產(chǎn)生了軟PLC技術(shù),所有軟PLC技術(shù),就是用PC作為硬件支撐平臺(tái),利用軟件實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)硬件PLC的基本功能,也就是將PLC的控制功能封裝在軟件內(nèi),運(yùn)行于PC的環(huán)境中,以PC為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng),同時(shí)提供了PLC的相同功能,卻具備了PC的各種優(yōu)點(diǎn)。
軟PLC技術(shù)一般由開發(fā)系統(tǒng)和運(yùn)行系統(tǒng)兩個(gè)部分組成。開發(fā)系統(tǒng)運(yùn)行在PC平臺(tái)上,而運(yùn)行系統(tǒng)則運(yùn)行在嵌入式硬件平臺(tái)上,一般而言,嵌入式硬件平臺(tái)上都要運(yùn)行某種嵌入式操作系統(tǒng),比如μC/OS-II、μClinux等。
現(xiàn)代開發(fā)系統(tǒng)的特點(diǎn)一般都是集成化開發(fā)環(huán)境,界面友好,易于使用。軟PLC嵌入式系統(tǒng)是基于IEC61131國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的,所以必然要支持其中的幾種語(yǔ)言,系統(tǒng)運(yùn)行在嵌入式硬件平臺(tái)上,負(fù)責(zé)解釋執(zhí)行由開發(fā)系統(tǒng)編譯、鏈接后產(chǎn)生的目標(biāo)文件,運(yùn)行系統(tǒng)一般由運(yùn)行內(nèi)核、通信接口和系統(tǒng)管理三大部分組成,其設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)精度很高,它的執(zhí)行效率將直接影響到系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)控制中的反應(yīng)速度。
3 嵌入式平臺(tái)的虛擬運(yùn)行系統(tǒng)
運(yùn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成如圖2所示。系統(tǒng)管理器的主要任務(wù)是處理不同任務(wù)、協(xié)調(diào)程序執(zhí)行及從I/O映象讀寫變量。I/O接口可與本地I/O系統(tǒng)和遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)通信。通信接口使運(yùn)行系統(tǒng)可以與開發(fā)系統(tǒng)或其他設(shè)備進(jìn)行通信。內(nèi)核解釋器是運(yùn)行系統(tǒng)的核心部分,負(fù)責(zé)解釋執(zhí)行由開發(fā)系統(tǒng)編譯完成的PLC應(yīng)用程序的目標(biāo)代碼。
圖2 運(yùn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成
運(yùn)行系統(tǒng)可在多種支持平臺(tái)上運(yùn)行,它通過(guò)將數(shù)據(jù)區(qū)和代碼區(qū)分離,實(shí)現(xiàn)程序的動(dòng)態(tài)更新和代碼的高效率動(dòng)態(tài)下載。
(1)在μClinux平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)軟PLC虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)步驟
將梯形圖的指令翻譯成宏匯編并建立一個(gè)宏庫(kù);
把用戶編寫的梯形圖程序編譯成中間代碼形式的PLM文件;
將PLM文件轉(zhuǎn)變?yōu)閰R編程序;
用匯編器匯編變成功的匯編程序,將解釋執(zhí)行內(nèi)部指令(PLM文件)轉(zhuǎn)換為程序,匯編成機(jī)器碼執(zhí)行,實(shí)現(xiàn)PLC指令機(jī)器碼執(zhí)行方案,大大地提高了執(zhí)行速度控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,同時(shí)大大節(jié)約了內(nèi)存空間;
將PLC指令對(duì)應(yīng)的機(jī)器碼移植到嵌入式操作系統(tǒng)中執(zhí)行。
(2)運(yùn)行系統(tǒng)的兩大模塊
運(yùn)行系統(tǒng)主要由兩大模塊組成:1)梯形圖到機(jī)器碼程序的轉(zhuǎn)換;2)執(zhí)行機(jī)器碼文件。每個(gè)模塊的功能如下:
1)梯形圖到機(jī)器碼程序的轉(zhuǎn)換。首先把用戶編寫的梯形圖程序編譯成中間代碼形式的PLM文件,然后將PLM文件轉(zhuǎn)變?yōu)閰R編程序,最后用匯編器匯編轉(zhuǎn)變成功的匯編程序CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有,產(chǎn)生機(jī)器碼從而生成可執(zhí)行的PLE文件。
2)執(zhí)行機(jī)器碼文件。將PLE文件嵌入配置好的執(zhí)行環(huán)境中并執(zhí)行,通過(guò)工控機(jī)的面版指示燈監(jiān)測(cè)程序的正確性。
(3)虛擬機(jī)總體設(shè)計(jì)
根據(jù)虛擬機(jī)的原理和執(zhí)行機(jī)制,對(duì)虛擬機(jī)的機(jī)器碼執(zhí)行方案進(jìn)行了總體設(shè)計(jì),如圖3所示。PLC文件是梯形圖程序的保存文件,通過(guò)對(duì)PLC文件進(jìn)行詞法分析、語(yǔ)法分析和語(yǔ)義分析編譯產(chǎn)生PLM文件,然后調(diào)用宏匯編庫(kù),并進(jìn)行一系列的轉(zhuǎn)換生成機(jī)器碼,產(chǎn)生PLE文件;最后創(chuàng)建機(jī)器運(yùn)行環(huán)境來(lái)執(zhí)行機(jī)器碼,宏匯編庫(kù)中是每個(gè)梯形圖指令對(duì)應(yīng)的宏匯編段。
圖3 虛擬運(yùn)行總體設(shè)計(jì)框圖
評(píng)論