一种plc通用平台及其设计方法

一种plc通用平台及其设计方法
【专利摘要】本发明涉及工业控制领域，尤其涉及一种PLC通用平台及其设计方法。一种PLC通用平台，包括转换模块、编辑模块、编译模块、模块化调用模块、通信模块和符号表模块。一种PLC通用平台的设计方法，包括符号表设计、模块化设计、程序转换设计和通信设计。本发明使众多厂商的PLC能够有一个通用的平台，可以提高PLC程序在不同机型之间的可移植性，减轻工程技术人员及工程设计人员的负担，具有实际的工业应用价值，能够在一定程度上缓解目前各厂商PLC兼容性较差的局面。
【专利说明】一种PLC通用平台及其设计方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及工业控制领域，尤其涉及一种PLC通用平台及其设计方法。

【背景技术】
[0002]可编程控制器(Prograble Logic Controller,简称PLC)已经走过了 40多年的历程，以其结构紧凑、可靠性高、功能强、速度快等优点获得广泛应用，已经成为工业控制系统的主流。随着半导体技术、计算机技术和通信技术的发展，工业控制领域已有翻天覆地的变化，PLC亦在不断的发展变化，PLC不断地采用新技术以及不断增强系统的功能和开放性。
[0003]由于PLC在各方面的优势，在石油化工、电力电子、电器、冶金、机械制造、水处理、医药食品、交通、消防等领域得到了广泛的应用。PLC是自动化领域的支柱产品；新型的PLC产品正在市场上发展应用，特别是小型、微型或高性能的PLC，如用于危险区域的PLC、软逻辑的PLC、集成化、网络化的PLC等。
[0004]目前国外有200多厂家生产300多种PLC产品，而各个厂商的PLC编程软件独成一体，彼此间的兼容性较差，不同厂家不同型号的PLC难以直接完成程序的移植。当前的各种PLC的开发工具软件都是和制造商的硬件系统设备捆绑在一起的，即某一制造商的PLC的开发工具软件，只能在该制造商提供的硬件上使用。
[0005]对于用户来说，根据不同的应用场合，需要选择性价比最高的PLC型号。在一套大型的控制系统，或者一个企业的生产现场，往往出现几个厂商的PLC共存的现状。对于使用多种PLC的用户就要熟悉和掌握多种PLC的硬件和软件，使用户投入大量人力和财力，当更换新的第三方的PLC时，就得重新进行人员培训，造成人力资源的极大浪费。


【发明内容】

[0006]本发明的目的在于提供一种PLC通用平台及其设计方法，解决现有技术存在的兼容性差的问题。
[0007]为了实现上述的目的，采用如下的技术方案。一种PLC通用平台，包括转换模块、编辑模块、编译模块、模块化调用模块、通信模块和符号表模块，所述转换模块用于各PLC语言之间的转换，所述编辑模块用于为PLC的助记符语言指令提供一个程序编辑环境，
所述编译模块用于将助记符语言编写的用户程序进行编译，生成能够在各PLC编辑软件运行的可执行文件，所述模块化调用模块集成了常用的PLC程序块，所述通信模块用于上位计算机与PLC硬件之间的通信，所述符号表模块用于提供符号地址与PLC硬件的物理地址之间的对应关系。
[0008]通用平台的工作流程如下:S1通用平台初始化；S2编辑模块编辑PLC助记符语言源程序；S3转换模块将PLC助记符语言源程序转换成PLC助记符语言目标程序；S4编译模块将PLC助记符语言目标程序生成为能够在各PLC编辑软件上运行的可执行文件。在上述流程中，模块化通用模块、通信模块和符号表模块起到辅助的作用。
[0009]模块化调用模块主要是提高程序的可重用性，该模块是把常用的程序块加载到软件的程序库中，当使用时直接调用，仅仅修改一下参数即可，这样可以节省大量重复的劳动，使技术人员有更多的精力去完善整个控制系统。该功能可以将前人的编程经验以及编程风格传递下去，还可节省编程者重复的输入。
[0010]一种PLC通用平台的设计方法，包括符号表设计、模块化设计、程序转换设计和通信设计，所述符号表设计是实现符号地址与物理地址的对应，所述模块化设计人为地按功能将程序分成若干块，以块为单位编程和调试，所述程序转换设计是实现各PLC语言之间的转换，所述通信设计是实现上位计算机与PLC硬件之间的通信。
[0011]程序转换设计是实现各PLC语言之间的转换，首先要明确控制要求，按照控制要求选择合适的PLC机型与合适的硬件模块，根据内部存储器格式的不同，合理的分配符号表，做好符号地址与绝对地址的对应转换。做完这些前期准备工作后，接下来进行整个PLC程序的转换及后期的编译调试。在转换之前要做的操作是，根据源程序中的地址分配，作相关目标程序中地址的分配，分配规则是一一对应的映射关系。然后再作程序的转换，符号地址不变，指令变为相同功能的指令。当目标PLC语言中无源PLC语言的指令，则源指令转换为相同功能的N条目标指令集，在作反向转换时规则也是如此。
[0012]与现有技术相比，本发明使众多厂商的PLC能够有一个通用的平台，可以提高PLC程序在不同机型之间的可移植性，减轻工程技术人员及工程设计人员的负担，具有实际的工业应用价值，能够在一定程度上缓解目前各厂商PLC兼容性较差的局面。

【具体实施方式】
[0013]下面对本发明作进一步的描述。
[0014]本发明公开了一种PLC通用平台，包括转换模块、编辑模块、编译模块、模块化调用模块、通信模块和符号表模块。
[0015]转换模块是通用平台最主要的功能模块，该模块主要实现西门子、三菱、欧姆龙以及IEC61131-3标准PLC语言之间的转换功能。
[0016]编辑模块是通用平台最基本的功能模块，主要为PLC的助记符语言指令提供一个程序编辑环境，其功能除了能够接受用户程序的输入，还得能够对输入的文字进行编辑。
[0017]编译模块是将助记符语言编写的用户程序进行编译，提示用户在程序中出现的错误，最终生成能够在各PLC编辑软件上运行的可执行文件。
[0018]模块化调用模块集成了常用的PLC程序块，用户在编程过程中使用到某一模块时可以直接调用这一模块，还可以修改模块中的参数，例如修改I/o地址、内部辅助继电器地址，以完成实际的编程要求。
[0019]通信模块能是负责上位计算机与PLC硬件之间的通信，该模块采用了较为常用的串行通信的方式。
[0020]符号表模块主要提供编程过程中使用的符号地址与PLC硬件的物理地址之间的对应关系，并加以注释，以完善PLC程序的可读性。
[0021]通用平台的工作流程如下:S1通用平台初始化；S2编辑模块编辑PLC助记符语言源程序；S3转换模块将PLC助记符语言源程序转换成PLC助记符语言目标程序；S4编译模块将PLC助记符语言目标程序生成为能够在各PLC编辑软件上运行的可执行文件。在上述流程中，模块化通用模块、通信模块和符号表模块起到辅助的作用。
[0022]本发明还公开了一种PLC通用平台的设计方法，包括符号表设计、模块化设计、程序转换设计和通信设计。符号表设计是实现符号地址与物理地址的对应，模块化设计人为地按功能将程序分成若干块，以块为单位编程和调试，程序转换设计是实现各PLC语言之间的转换，通信设计是实现上位计算机与PLC硬件之间的通信。
[0023]程序转换设计是通用平台设计方法的最主要的环节。程序转换主要包括以下步骤:S1明确控制要求；S2选择合适的PLC ;S3进行硬件配置和符号表的转换；S4各程序模块的转换；S5整个程序的整合调用；S6编译和保存。程序转换的最终目的是设计整个PLC控制系统，设计PLC控制系统主要做两方面的工作:一是进行硬件系统配置，二是设计用户程序。
[0024]硬件系统配置包括基本配置、I/O扩展配置、特殊功能模块配置、冗余结构配置、通信配置和外围设配的配置。
[0025]基本配置:选择整体式PLC或模块式PLC的CPU模块、内存模块、电源模块、I/O模块、地板或机架。
[0026]I/O扩展配置:当整体式PLC本身所具有的点数不能满足控制要求时，需要扩展I/o模块。模块式PLC的扩展配置有两种:本地扩展和远程扩展，远程扩展可以大大拓展控制系统的范围，远程I/O直接置于工业现场，远程扩展要注意所使用的传输介质、传输协议以及数据线的最大距离。在扩展配置时应注意该型号PLC最大的扩展点数，要留有适当的裕量，满负荷工作则会影响PLC系统的稳定性和使用寿命。
[0027]特殊功能模块配置:根据控制要求，增加特殊的功能模块，以增强控制系统的控制精度和控制能力。如高速计数模块、位置控制模块、模拟量输入输出模块、温度检测模块、回路控制模块等。
[0028]冗余结构配置:在一些特殊重要的场合，如石油炼化过程控制，为了提高控制系统的可靠性，有必要设置冗余结构。冗余配置是指除所需的模块之外，还要附加多余的模块的配置。冗余结构的工作原理是:设置两套完全相同的控制装置分别位于一号位和二号位，其中一号位处于工作状态，二号位处于休眠状态，当一号位的控制装置发生故障时，或者一号位的装置需要检测维护时，控制系统进行切换，这时二号位处于工作状态，一号位处于休眠状态，这样既可以增强系统的稳定性，又能使控制系统不间断的工作。
[0029]通信配置:大型的控制系统基本分为三个层次:设备层、控制层和管理层。设备层与控制层之间，控制层与管理层之间需要进行通信，这就要选择合适的通信模块和通信方式实现三个层之间的数据传输。
[0030]外围设配的配置:外围设备的配置目的是为PLC程序的编制、调试、存储，以及数据的显示、存储、打印提供条件。
[0031]设计用户程序主要包括工艺要求分析、应建设之、I/O分配、程序设计、调试程序和储存程序。
[0032]工艺要求分析:明确系统工艺过程，明确被控对象的工作流程、工艺要求、互锁连锁关系、输入输出的对应关系，需要采集、传输哪些数据。还要明确输入输出部件的特性和分布，分配相应的输出点与其连接，分配时既要做到布线简单合理又要做到避免信号的干扰。
[0033]硬件设置:一般厂家都有各自的默认设置，如有需要，还可自己设置特殊模块的机号、扩展指令功能号等。
[0034]I/O分配:给每个I/O模块、每个输入输出点分配地址，目前多数软件支持符号地址编程，编程前需先编辑符号表，也可以先用符号地址编程后，再编辑符号与物理地址的对应关系。
[0035]程序设计:程序较大时，根据程序的组织结构，按功能把整个程序分成若干程序模块，然后按模块分别编写程序，最后再整合这些模块组成整个程序。
[0036]调试程序:编完程序后，还要进行反复调试，修改，直到正常运行。调试程序可以先利用仿真软件作仿真调试，程序无误后再下载到PLC中作实际的调试。
[0037]存储程序:调试成功的程序要存档，保存在PLC的RAM中，也可以把它固化，写入ROM中。为防止程序被修改或删除，最终的程序要进行保护、加密、加锁操作。如用硬件开关设置程序保护或用软件设置保护，加密的方法有指令加密、编程软件加密，加锁可用置位PLC的输出禁止位实现，还可编程使相应的输出禁止。
【权利要求】
1.一种PLC通用平台，其特征在于，包括转换模块、编辑模块、编译模块、模块化调用模块、通信模块和符号表模块， 所述转换模块用于各PLC语言之间的转换， 所述编辑模块用于为PLC的助记符语言指令提供一个程序编辑环境， 所述编译模块用于将助记符语言编写的用户程序进行编译，生成能够在各PLC编辑软件上运行的可执行文件， 所述模块化调用模块集成了常用的PLC程序块， 所述通信模块用于上位计算机与PLC硬件之间的通信， 所述符号表模块用于提供符号地址与PLC硬件的物理地址之间的对应关系。
2.—种PLC通用平台的设计方法，其特征在于，包括符号表设计、模块化设计、程序转换设计和通信设计， 所述符号表设计是实现符号地址与物理地址的对应， 所述模块化设计人为地按功能将程序分成若干块，以块为单位编程和调试， 所述程序转换设计是实现各PLC语言之间的转换， 所述通信设计是实现上位计算机与PLC硬件之间的通信。
【文档编号】G05B19/05GK104238438SQ201410355051
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】刘建英, 赵永杰 申请人:汕头大学, 汕头轻工装备研究院