基于PC的软PLC技术的实现
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2020-07-30
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基于基于PC的软的软PLC技术的实现技术的实现
软PLC技术是一种基于PC的新型控制技术，与传统硬PLC相比，它具有开放的体系结构、强大的网络通讯能力
和更强的数据处理能力，能较好地满足现代工业自动化要求，是目前工业自动化领域研究的热点之一。通过对
软PLC技术相关概念和系统内容的分析与讨论，论述软PLC的体系结构，提出基于PC的软逻辑控制系统的设计
与实现方法。简要介绍软PLC编辑系统，运行系统的组成部分和各个部分功能，并讨论各个组成部分的实现策
略
随着控制技术向智能化、分散化，网络化以及开放式控制发展，传统的PLC技术渐渐暴露出其不足之处，主要表现在其技术封
闭，各个生产厂商的PLC产品互不兼容，各类PLC的编程语言差别较大。同时，其技术为少数几家生产厂家所垄断，价格昂
贵，所有这些因素都制约着PLC的快速发展。PC-Based控制技术的发展，以及工业控制领域的IEC 61131国际标准的推出和
实施，在工业PC上以软件技术实现硬PLC的功能，能够解决传统PLC应用所存在的不足。.
1 软PLC应用技术简介
1.1软PLC产生的背景及其技术优点
软PLC控制技术也称软逻辑(Soft logic)和基于PC的控制技术。软PLC采用开放式体系结构，具有良好的网络通讯能力，能够
完成比较复杂的控制任务可以满足和实现当前和今后工业自动化领域控制系统开放性和柔性的要求。目前在工业控制领域，基
于PC的控制系统得到日益广泛的应用。同时由于计算机软、硬件技术的迅速发展以及工控领域国际编程标准IEC 61 131-3的
制定和推广应用，在工业PC上以软件技术实现硬PLC的功能，即软PLC技术，成为一项新兴的技术。
与传统PLC相比，SoftPLC技术具有符合现代工业控制技术的许多优点：(1)具有开放的体系结构。(2)遵循国际工业标准和事
实上的工业标准，如IEC61131-3标准和IEC 61491标准。(3)能充分利用PC机的资源，如大容量的内存、高速CPU及其它硬
件。(4)具有更强的数据处理能力。(5)具有友好的人机界面，便于操作。(6)具有强大的网络通讯功能。(7)能够执行比较复杂的
控制算法。(8)节约成本和培训费用。
1.2 IEC 61131—3国际标准对软PLC应用技术的影响
IEC 61 131标准是有关可编程序控制器的硬件、安装、试验、编程、通讯等方面的国际标准。它共分5个部分，IEC 61 13卜3
是有关编程的标准。该标准共规定了5种编程语言，其中3种是图形化语言，另两种是文本化语言。图形化语言有梯形图
LD(LadderDiagram)，顺序功能图SFC(Sequential FunctionChart)，功能块图FBD(Function Block Diagram)。文本化语言有
指令表IL(Instruction List)和l结构文本ST(Structured Text)。
以往各个生产厂家的产品不仅硬件各异，其软件编程也是五花Afq。用户每使用一种PLC时，不仅要重新熟悉其硬件结构，也
必须重新学习软件编程的方法和规定。因此，用户对软件编程标准化的呼声很高。为此，国际电工委员会(IEC)于1993年发公
布了有关可编程序控制器标准化编程的IEC 611 3 1—3标准。IEC 61131-3标准为研发基于PC平台的软PLC提供了规范的国际
标准。
1.3软PLC的发展现状
目前，国外许多工业控制系统开发商都在发展基于PC的控制系统，推出了符合IEC 61131-3标准的产品。在国内市场上常见的
控制产品有：法国CJ In—ternational公司的ISaGRAF，德国KW公司的MULTIPROG BECK—HOFF公司的TWinCAT以及
SOFTPLC公司的SoftPLC等作为典型的基于PC的控制系统，西门子公司的WinAC在国内得到了广泛的应用。
目前国内在这方面也开展了部分基础技术研究工作，但起步较晚，至今尚未有成熟的产品出现。
2 软PLC控制系统的体系结构及工作原理
2.1体系结构
软PLC系统由编程系统和运行系统构成。编程系统用来完成PLC应用程序的开发，运行系统负责对整个系统的管理和对应用程
序的执行。由于编程系统和运行系统运行于同一PC平台，所以两者之间的通信可以采用动态连接库(DLL)函数的方法实现数据
交换。系统体系结构如图1、图2所示。
2.2编程系统
软PLC编程系统实际上就是带有调试和编译功能的PLC编程器，此部分具备如下功能：(1)编程语言标准化，遵循1EC 61 131-
3标准，支持多语言编程(共有5种编程方式：IL、ST、LD、FBD和SFC)，编程语言之间可以相互转换。(2)丰富的控制模块，
支持多种PID算法(如常规PID控制算法、自适应PID控制算法、模糊PID控制算法、智能PID控制算法等等)，还包括目前流行
的一些控制算法，如神经网络控制。(3)开放的控制算法接口，支持用户嵌入自己的控制算法模块;(4)仿真运行，实时在线监
控，在线修改程序和编译;(5)强大的网络功能，支持基于TCP/IP网络，通过网络实现PLC远程监控，远程程序修改。
2.3运行系统
这一部分是软PLC的核心，完成输入处理、程序执行、输出处理等工作。通常由I/O接口、通信接口、系统管理器、错误管理
器、调试内核和编译器组成。
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