软PLC控制技术背景

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IO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:①IO接口，可与任何IO系统通信，包括本地IO系统和远程IO系统，远程IO主要通过现场总线InterBus，ProfiBus，CAN等实现;②通信接口。通过此接口使运行系统可以和开发系统或HMI(或MMI)软件按照各种协议进行通信，如下载PLC程序或进行数据交换;③系统管理器，处理不同任务和协调程序的执行，而且从IO映像读写变量;④错误管理器，检测和处理程序执行期间发生的各种错误;⑤调试内核，提供多个调试函数，如重写、强制变量、设置断点、设置变量和地址状态;⑥编译器，通常开发系统将编写的PLC源程序编译为中间代码，然后运行系统的编译器将中间代码翻译为与硬件平台相关的机器可执行代码(即目标码)。

应用特点

应用特点为:①体现了IPC，PLC和DOC先进技术的集成。可充分利用PC平台上的硬件和软件资源，使控制系统更具特色;②系统更开放，应用更方便。软件PLC通过自己开发工具提供的OPC功能和Active控件，既可连接Office软件，也可连接用VB，VC开发的软件;③基于PC+现场总线+分布式IO的控制系统简化了复杂控制系统的体系结构，提高了通信效率和速度，降低了投资成本。

软PLC的技术优势和发展制约因素

1、软PLC技术优势

软PLC的硬件体系结构不再封闭，用户可以自己选择合适的硬件组成满足要求的软PLC。

传统PLC的指令集是固定的，而实际工业应用中可能需要定义算法。软PLC指令集可以更加丰富，用户可以使用符合标准的操作指令。

PC机厂家的激烈竞争使得基于PC机的软PLC的性价比得以提高。

传统PLC限制在几家厂商生产，具有私有性，因此很难适应现有标准计算机网络，常常是PLC与计算机处在不同类型的网络中。软PLC不仅能加入到已存在的私有PLC网络中，而且可以加入到标准计算机网络中。这使得现有计算机网络的很多研究成果很容易地应用到PLC控制技术中。

软PLC的技术是基于IEC61131-3标准的，因此在掌握标准语言后开发就比较容易。

2、制约软PLC发展的因素

尽管软PLC技术具有很大的发展潜力，但是这项技术的实现需要解决一些重要的问题。其中主要是以PC为基础的控制引擎的实时性问题。软PLC首选的操作系统是WindowsNT，但是它并不是一个硬实时的操作系统。传统PLC具有硬实时性，正因为如此它才能提供快速、确定而且可重复的响应。而要让WindowsNT具有硬实时性，必须对它进行扩展，使得PC的控制任务具有最高的优先级，不因为NT的系统功能和用户程序的调用而被抢占。现在，我们可以通过一些方法将实时性能加入到NT系统中去。比如，修改NT的硬件抽象层，或者NT与一种经过实用验证的硬实时操作系统组合。另外，WindowsCE等操作系统具有了NT在硬实时性方面所不具备的特性。在实际开发中也可使用其他的操作系统作为平台。

20世纪90年代后期，人们逐渐认识到，传统PLC(本文简称硬PLC)自身存在着这样那样的缺点:难以构建开放的硬件体系结构;工作人员必须经过较长时间的专业培训才能掌握某一种产品的编程方法。软PLC的特征是:在保留PLC功能的前提下，采用面向现场总线网络的体系结构，采用开放的通信接口，如以太网、高速串口等;采用各种相关的国际工业标准和一系列的事实上的标准;全部用软件来实现传统PLC的功能。

近年来，随着工业控制领域IEC61131-3 标准的制定和实施，一项新的控制技术--软件PLC 迅速发展。所谓软件PLC，即以通用操作系统和 PC为软硬件平台，用软件实现传统硬件PLC 的控制功能，即，将PLC 的控制功能封装在软件内，运行于PC环境中。这样的控制系统在实现硬件PLC 相同功能的同时，也具备了PC机的各种优点。

软件PLC 系统是由开发系统和运行系统两部分组成，软件PLC 开发系统实际上就是集编辑、调试和编译与一体的PLC编程器，其中编译部分是开发系统的核心。

软PLC开发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IEC61131-3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TCPIP网络，通过网络实现PLC远程监控，远程程序修改。