专利名称：开放式软数控系统的软plc模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由纯软件实现的开放式数控系统的PLC模块。
技术背景PLC是工业控制领域的专用设备，它的硬件组成与微型计算机应用系统 的硬件组成类似。传统的PLC主要由以下几部分组成CPU、内存、控制用 1/0接口、外设用I/0接口、扩MMl/Q接口和电源，传统的PLC具有可靠 性高、抗干扰能力强、可用于环境恶劣的控制现场等特点，在工业控制领域 的应用非常广泛，但各生产厂家产品的体系结构是封闭的，其软硬件平台各 不相同，支持PLC编程的语言及指令系统也各不相同，所以想要将不同生产 厂家的产品应用到同一工业控制网络非常困难。用户选择一种PLC产品后， 必须选择与其相应的控制规程，学习特定的编程语言，不利于终端用户功能 的扩展。随着计算机技术的迅速发展，硬PLC的通用性和兼容性不好以及价 格昂贵的问题成为了工业控制领域的瓶颈。发明内容本发明为解决传统硬PLC存在的通用性和兼容性不好以及价格昂贵的 问题，提供一种开放式软数控系统的软PLC模块。本发明包括以下单元应用程序执行模块2，从应用程序和数据存储模块3中读取相应的指令， 该指令调用内存中的执行相应任务的PLC程序以完成用户要求的逻辑控制 和运动控制功能，PLC程序的执行结果通过I/O接口模块5传送到I/O接口 设备10，并将执行结果显示在人机界面模块6上；应用程序和数据存储模块3,用于存储调用PLC程序的指令和数据以供 应用程序执行模块2调用；I/O接口模块5，按系统规定的总线协议读写总线上的I/O接口设备10 的接口状态数据，并与应用程序和数据存储模块3进行数据通信的交互；人机界面模块6，提供给用户执行操作控制的接口，显示PLC程序的运 行状态及执行结果，使用户根据回馈的执行结果来操作系统的运行；通讯模块7，用于建立软PLC运行系统1与编程开发模块8进行数据交 换，所述PLC运行系统1由应用程序执行模块2、应用程序和数据存储模块 3、 1/0接口模块5、人机界面模块6和通讯模块7;编程开发模块8，基于国际标准IEC61131-3，用于编辑开发PLC程序、 生成目标代码，并通过通讯模块7传送到软PLC运行系统1 。本发明的有益效果是采用国际标准IEC61131-3，打破了以往各个PLC 生产商产品相互不兼容的局限性，以全软件形式实现PLC传统功能；本发明 将PLC的控制功能模块封装在软件内，运行于计算机环境中，既提供了与 PLC相同的功能，也具备了开放的体系结构、支持多种硬件和编程语言、灵 活扩展的功能，能够充分利用硬件资源，与传统的硬PLC相比具有通用性和 兼容性都较,好的特点，并且造价也较低廉。
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式
一参见图l，本实施方式由以下单元组成 应用程序执行模块2，从应用程序和数据存储模块3中读取相应的指令， 该指令调用内存中的执行相应任务的PLC程序以完成用户要求的逻辑控制和运动控制功能，PLC程序的执行结果通过I/O接口模块5传送到I/O接口 设备IO，并将执行结果显示在人机界面模块6上，在调度过程中采用多任务的组织形式，依据当前程序的执行状态信息决定下个或多个并行任务运行；应用程序和数据存储模块3，用于在PLC程序运行的初始阶段在内存中 申请一段内存作为PLC程序执行和存储数据的内存空间，在PLC程序的扫 描任务运行阶段提供一个具有定时扫描执行能力的任务，这个定时扫描执行 任务有较高的优先级，向应用程序执行模块2提供访问程序的接口， PLC程 序在扫描阶段主要完成用户所要求的具有强实时性的事件，如机床急停、限 位、循环启动以及循环暂停等逻辑程序，在PLC程序结束之前释放申请的内 存空间；I/O接口模块5，按系统规定的总线协议读写总线上的I/O接口设备10 的接口状态数据，并与应用程序和数据存储模块3进行数据通信的交互，I/O 接口设备10为SERCOS通讯卡，可采用Rexroth Indramat公司生产的 SoftSERCANS PCM-S11.2 PCI总线板卡；人机界面模块6，提供给用户执行操作控制的接口，显示PLC程序的运 行状态及执行结果，使用户根据回馈的执行结果来操作PLC运行系统1的运 行；通讯模块7，用于建立软PLC运行系统1与编程开发模块8进行数据交 换，所述PLC运行系统1由应用程序执行模块2、应用程序和数据存储模块 3、 1/0接口模块5、人机界面模块6和通讯模块7;编程开发模块8，基于国际标准IEC61131-3，用于编辑开发PLC程序、 生成目标代码，通过通讯模块7传送到软PLC运行系统1 。本发明的编程开发模块8采用基于国际标准IEC61131-3的PLC开发系 统编辑开发PLC控制程序生成目标代码，然后由PLC运行系统1运行这个 目标代码，来实现对系统的控制。编程开发模块8是带有调试和编译功能的 PLC编辑器，具有绘制和编译用标准语言编写的PLC程序、査询并显示程序 中的错误、实现离线仿真和在线修改、支持TCP/IP协议可实现网络远程监控 等特点。硬件平台可采用艾讯(AXIOMTEK)工作站，其CPU为Pentium IV 3.0GHz，内存1GB。 PLC运行系统1包括应用程序执行模块2、应用程序和 数据存储模块3、 1/0接口模块5、人机界面模块6和通讯模块7，用于完成 输入处理、程序执行、输出处理等工作，每个模块都采用0++语言面向对象 的方法按功能进行封装，提供接口函数来实现模块间的通信。系统运行时会 首先实例化程序运行所需要的资源模块，建立内部的通信机制以及建立全局 数据区以实现不同程序、功能模块、系统资源等相互之间的访问，在系统中 仅需创建一个I/O接口模块5和一个通信模块7，这两个模块与各资源中的 模块通信都通过全局数据区变量实现。
具体实施方式
二、参见图1，本实施方式在具体实施方式
一的基础上增 加了以下单元系统管理模块4，在运行每个PLC程序之前通过人机界面模 块6设定系统参数、建立系统环境、在PLC程序的扫描周期内通过人机界面 模块6调度系统多任务线程、监测PLC程序运行状况并根据用户操作做出及 时响应。系统为每个任务线程创建一个事件对象协调多任务线程的执行，只 要事件不被触发，线程就处于睡眠状态，任务线程中使用 RtWaitForSingleObjects()或RtWaitForSingleMultiObjects()原语等待同步对象 的触发，系统管理模块4管理任务线程依据当前程序执行状态字信息，决定下一个或多个并行运行任务，触发相应的事件对象唤醒睡眠中的线程。
具体实施方式
三、参见图1,本实施方式在具体实施方式
一的基础上增 加了以下单元编程调试测试功能模块9，为用户提供对系统进行编程和调试的功能，并可以通过第三方的编程系统进行操作。
权利要求
1、开放式软数控系统的软PLC模块，其特征在于它包括以下单元应用程序执行模块(2)，从应用程序和数据存储模块(3)中读取相应的指令，该指令调用内存中的执行相应任务的PLC程序以完成用户要求的逻辑控制和运动控制功能，PLC程序的执行结果通过I/O接口模块(5)传送到I/O接口设备(10)，并将执行结果显示在人机界面模块(6)上；应用程序和数据存储模块(3)，用于存储调用PLC程序的指令和数据以供应用程序执行模块(2)调用；I/O接口模块(5)，按系统规定的总线协议读写总线上的I/O接口设备(10)的接口状态数据，并与应用程序和数据存储模块(3)进行数据通信的交互；人机界面模块(6)，提供给用户执行操作控制的接口，显示PLC程序的运行状态及执行结果，使用户根据回馈的执行结果来操作系统的运行；通讯模块(7)，用于建立软PLC运行系统(1)与编程开发模块(8)进行数据交换，所述PLC运行系统(1)由应用程序执行模块(2)、应用程序和数据存储模块(3)、I/O接口模块(5)、人机界面模块(6)和通讯模块(7)；编程开发模块(8)，基于国际标准IEC61131-3，用于编辑开发PLC程序、生成目标代码，并通过通讯模块(7)传送到软PLC运行系统(1)。
2、 根据权利要求1所述的开放式软数控系统的软PLC模块，其特征在于 它还包括以下单元系统管理模块(4)，在运行每个PLC程序之前通过人机界 面模块(6)设定系统参数、建立系统环境、在PLC程序的扫描周期内通过人机 界面模块(6)调度系统多任务线程、监测PLC程序运行状况并做根据用户操作 出及时响应。
3、 根据权利要求1所述的开放式软数控系统的软PLC模块，其特征在于 它还包括以下单元编程调试测试功能模块(9)，为用户提供对系统地进行编 程和调试的功能，并可以通过第三方的编程系统进行操作。
全文摘要
开放式软数控系统的软PLC模块，它涉及一种由纯软件实现的开放式数控系统的PLC模块，以解决传统硬PLC存在的通用性和兼容性不好以及价格昂贵的问题。本发明的应用程序执行模块读取的指令调用PLC程序以完成逻辑控制和运动控制功能，将执行结果显示在人机界面模块上；应用程序和数据存储模块用于存储调用PLC程序的指令和数据以供应用程序执行模块调用；I/O接口模块读写总线上的I/O接口设备的接口状态数据，进行数据通信的交互；人机界面模块，提供给用户执行操作控制的接口，显示PLC程序的运行状态及执行结果，使用户根据回馈的执行结果来操作系统的运行；通讯模块7建立软PLC运行系统与编程开发模块进行数据交换；编程开发模块编辑开发PLC程序、生成目标代码。
文档编号G05B19/05GK101226385SQ20081006397
公开日2008年7月23日 申请日期2008年2月1日 优先权日2008年2月1日
发明者源 刘, 富宏亚, 全 梁, 王显峰, 王永章, 华 路, 韩振宇 申请人:哈尔滨工业大学