软PLC系统运行平台的选择|加工中心
1. 五轴精工加工中心软PLC系统运行平台及总体结构2.1软PLC系统运行平台的选择2. 1.1控制方案选择软PLC是运行在计算机上的应用软件，需要硬件平台和操作系统的支持。 根据当前软PLC系统运行硬件平台的不同，有以下三种控制方案[3Q]:(1)基于传统PLC的控制方案。该方案以传统PLC硬件为运行平台，将厂商开发的软PLC运行系统固化在 硬件上，通过RS232串口及通讯协议下载开发系统中的用户PLC程序，在传统 PLC硬件上运行后将控制信号输出。此方案保留了传统PLC的硬实时性。 基于嵌入式控制器的控制方案。 该方案是以嵌入式实时操作系统（VxWorks、pC/OS-II等）作为软件运行平 台，把软PLC运行系统做成固件嵌入到小型计算机系统中的控制器上，在Win32 环境下编写PLC控制程序，利用标准通讯协议下载用户程序交由PLC运行系统 运行，完成控制信号的输出。 (3)基于通用PC的控制方案。该方案采用WindowsNT、RTLinux等操作系统作为软件运行平台，软PLC的开发系统和运行系统可独立运行在同一台计算机系统上，软PLC运行系统利用通用I/O板卡或现场总线对外部设备进行控制，易于实现工业的网络化控制。 基于PC的软PLC控制方案能够充分利用PC机的高性能处理器进行大量复 杂数据的计算、具有开放的控制体系和丰富的软、硬件资源，易于维护、性价比 高等优点，适合开放式精工系统模块化、标准化、。而方案一和方案二的软PLC 运行系统只能在特定的硬件环境中运行，并未实现真正意义上的开放，无法进行 升级，通用性较差。因此，本文选用基于PC的控制方案设计软PLC控制系统2. 1.2实时操作系统的选择精工系统中的轨迹插补模块是根据进给轴的位置信息进行插补运算，它需控 制系统在定时点调度插补功能来保证精确的插补周期，对操作系统的实时性要求 很高。同样软PLC系统也必须具备一定的实时控制能力才足以完成对机床急停 信号、超程等信号的处理，虽然软PLC本身并不具备实时性，但它的实时控制 功能可依靠操作系统的实时性来保证，因此选择一个开放的且适合的实时操作系 统尤为重要，常用的有以下几种实时操作系统： 基于Windows的实时扩展操作系统 Windows是一个窗口式的多任务操作系统，有利于人机界面的开发和多任务 的并行处理，虽然它不是实时操作系统，但通过改造系统内核可使位于Ring3层 (最低特权级）的应用程序跃至RingO层（最高特权级）直接访问CPU和PC机的硬件，从而实现Windows操作系统的实时性控制[31]。具体改造方法如下： 一种是直接对Windows系统内核进行改造，这是利用RTX或Intime等实时软件 向Windows系统内核增加实时补丁程序来直接访问PC硬件设备。另一种是从系 统外部对Windows进行实时扩展。例如：利用某些软件工具对计算机定时器、 时钟芯片、中断控制器等PC硬件进行直接操作，从而实现PC精工系统所需的 实时控制功能。图2.4为基于RTX的Windows实时扩展操作系统的基本结构。(2 )基于RTLinux的实时操作系统Linux是一个支持多任务，具有开放的源代码和可向系统内核动态添加模块 的操作系统。美国新墨西哥工学院通过改造Linux，开发出了 RTLinux实时操作 系统。RTLinux建立一个新的实时内核来控制PC机的硬件，实现抢先式优先级 的调度，其基本结构如图2.5所示。由于实时内核可完全抢占Linux的任务，所 以RTLinux的响应速度特别快。即使在PC386机器上其中断响应不会超过15@ (微秒），因此RTLinux能很好地满足PC精工系统对实时性的要求。 基于嵌入式的实时操作系统RTOS(Real Time Operating System,嵌入式实时操作系统)的软件代码小；软、 硬件可裁剪；具有良好的可靠性和稳定性，被应用于工业和军事中对系统响应要 求较高的设备。但RTOS是一种专用的计算机系统，它不具备开放性这一特点， 应用范围有限。典型的RTOS产品如：WindRiver System公司的VxWorks、 pC/OS-II 以及 RTXC 等等。 基于DOS的实时操作系统DOS操作系统小巧灵活、稳定性好、可直接访问设备硬件层，被广泛应用 在工业控制领域。虽然DOS是非实时单任务操作系统，但利用DOS运行在CPU 实模式下，通过改写PC中8259、实时时钟等可编程芯片或着硬件逻辑的控制字 以及内存中断矢量，可使精工系统软件能够运行和调度中断服务程序，进而实现 PC精工系统的实时任务以中断方式优先运行，非实时任务以循环方式后台运行。综上所述，基于RTLinux开发的实时控制软件具有很好的开放性，但软件构 架没有一个统一标准，不能支持多数的硬件系统；基于嵌入式的实时操作系统是 一种专用的计算机控制系统，开发出的用户程序可移植性较差，不适合全软件数 控系统的发展；基于DOS的实时操作系统功能比较简单，系统的灵活性较差， 不能充分发挥PC机的软硬件资源；而Windows操作系统不仅具有开放的体系结 构、良好的系统稳定性和较高的市场占有率，还提供了大量的Win32 API函数供 软件开发者使用。因此本文选用WindowsXP+RTX5.0实时扩展作为软PLC控制 系统的软件开发和运行平台。本文采摘自“五轴精工加工中心软PLC控制系统的研究”，因为编辑困难导致有些函数、表格、图片、内容无法显示，有需要者可以在网络中查找wnsr888手机版相关的文章！本文由海天精工整理发表文章均来自网络仅供学习参考，转载请注明！