PC－Based PLC嵌入式控制器及其實(shí)際應(yīng)用策略

1 PC-Based PLC的概念

PC-Based PLC也稱嵌入式控制器，是近幾年隨著嵌入式CPU、嵌入式操作系統(tǒng)和IEC-61131-3（LD、SFC、FBD、IL、ST）標(biāo)準(zhǔn)化編程語(yǔ)言的發(fā)展而發(fā)展的，它不再像IPC那樣以機(jī)箱加主板為主體結(jié)構(gòu)，再搭配諸如A/D、D/A、DI/DO等功能I/O板卡的組合產(chǎn)品，也不想PLC那么封閉，而是一個(gè)獨(dú)立的基于嵌入式PC技術(shù)的開放式的控制系統(tǒng)，適合應(yīng)用于小型的SCADA系統(tǒng)。如泓格的I-8000系列、Advantech的ADAM5510系列, 其主機(jī)內(nèi)部是40MHz主頻的80188 CPU，操作系統(tǒng)為兼容DOS的MiniOS7（I-8000系列）或者ROMDOS（ADAM5510），其編程環(huán)境是基于PC的標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言程序，程序開發(fā)過(guò)程與PLC極其相似：首先再PC上編寫扣住任務(wù)程序，并將其編譯好后傳送到主機(jī)內(nèi)的RAM上、再讓其脫機(jī)運(yùn)行。另外為了使其具備PLC的優(yōu)勢(shì)特性， PC－Based PLC也可使用梯形圖編程，如泓格的ISaGRAF(配合I-8417/8817主機(jī))，相對(duì)于PLC而言，PC－Based PLC的優(yōu)勢(shì)在于擁有IPC強(qiáng)大的Computing、Data Processing和Communication功能，在軟件方面，PC－Based PLC支持IEC-61131-3（LD、SFC、FBD、IL、ST）的五種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言和軟邏輯。

由于以上特點(diǎn)，PC－Based PLC將會(huì)更加開放和標(biāo)準(zhǔn)化，能適應(yīng)更加復(fù)雜的控制和管控一體化信息的需求?？傊?，IPC是開放式架構(gòu)、開放式系統(tǒng)，PLC則是封閉式架構(gòu)、封閉式系統(tǒng)，而PC－Based PLC介于二者之間，是開放式架構(gòu)、封閉式系統(tǒng)。嚴(yán)格地說(shuō)，IPC一般承擔(dān)著管理控制任務(wù)和協(xié)同下級(jí)小型控制器或智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制任務(wù)，而PLC一般用作現(xiàn)地控制器。由于PC技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)的交替發(fā)展，使得研發(fā)PC－Based PLC的投資相對(duì)減少，會(huì)有更多的廠家來(lái)共同推進(jìn)PC－Based PLC的發(fā)展。因此，PC－Based PLC會(huì)有非常好的發(fā)展前景，但這并不意味著在短時(shí)間內(nèi)PC－Based PLC會(huì)取代PLC，PLC和PC－Based PLC將會(huì)在競(jìng)爭(zhēng)的發(fā)展中逐漸走向融合。

2、基于PC－Based PLC架構(gòu)系統(tǒng)的應(yīng)用策略

2.1AI模塊

AI （Analog Inputs）的多寡對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性有較大的影響，尤其是當(dāng)AI模塊較多時(shí)其影響更大。主要原因?yàn)椋褐T如I－8000或者ADAM5510 控制器的CPU僅僅是一款主頻只有40MHz地80188的控制器，其數(shù)據(jù)處理能力、存儲(chǔ)空間有限，導(dǎo)致其運(yùn)算、邏輯處理以及事件響應(yīng)的快速性就沒有 IPC那么強(qiáng)大，由于CPU要完成一次A/D的整個(gè)過(guò)程必須要進(jìn)行采樣、保持、同步、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、處理以及運(yùn)算等一系列的過(guò)程方可完成，比較費(fèi)時(shí)，因此，當(dāng)要完成的AI通道數(shù)較多時(shí)，必然會(huì)影響采樣的實(shí)時(shí)性和系統(tǒng)地穩(wěn)定性。通常而言，在一個(gè)控制器中，一般不要超過(guò)兩塊AI模塊為佳。

2.2 繼電器輸出模塊

繼電器輸出模塊對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響最大，處理不好，將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰和經(jīng)常出現(xiàn)當(dāng)機(jī)、主機(jī)板燒壞等現(xiàn)象，由于I －8000或者ADAM5510控制器的供電一般為10～30VDC，總的輸入功率為20W，不像IPC的輸入功率為250W那么大，假如繼電器輸出模塊尤其是大功率繼電器模塊插放的太多，由于系統(tǒng)供電能量不足，將會(huì)導(dǎo)致其輸出不正常，控制系統(tǒng)經(jīng)常誤動(dòng)作，導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰、當(dāng)機(jī)，甚至?xí)?dǎo)致主控板燒壞，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性以及可靠性存在許多隱患因素。一般而言，諸如繼電器輸出模塊不要超過(guò)兩塊，尤其是功率繼電器模塊最好為一塊。假如系統(tǒng)要控制的功率繼電器較多，可以采用普通光隔開關(guān)量輸入/輸出模塊利用多級(jí)放大的原理連接。