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在讲PLC的原理的时候,我们重点以V80小型PLC为模板,其它的中大型PLC就不再多说。
PLC是一种提供给用户进行二次开发的通用控制系统。
大家以前可能学过C语言,比方说C语言常见的编译器有Borland公司的Borland C/C++、微软的Visual C++以及Symantec C/C++和Watcom C/C++等,学习过标准C语法的同志都能看懂任何其它工具写的C语言代码,不同的只是各厂商提供的函数库不同以及工具操作习惯的不同。在不同工具下的移植也是相对比较方便的,大家可以很容易的把用Borland C/C++写的程序用Visual C++打开。
但这一切在工控行业却相当困难,比方说用三菱软件编写的程序,是无法用西门子的软件打开的,如果一个工程师当初学习的是日系的编程习惯,那么给他一份施耐德的程序,他可能要晕一礼拜才能搞明白。
为此,国际上成立了PLCopen组织,它的宗旨是促进PLC兼容软件的开发和使用。PLCopen组织推广的核心是PLC的国际标准——IEC61131,IEC61131标准是由国际标准化组织IEC(国际电工技术委员会)的SC65BWG7工作组制订的。它包括1至8部分,每个部分分别对应于PLC的不同部件或者不同功能的描述和定义,由于PLC标准的制定包含了巨大的利益在中间,所以国外的各大PLC厂商对于IEC61131标准的执行和推广一直并不是特别热心,目前大家比较关心的是IEC61131-3,IEC61131-3是为工业控制系统提供标准化编程语言的国际标准,目前一共制定了五种语言作为PLC的标准,包括LD(梯形图)、IL、SFC、ST、FBD。
PLCOPEN组织把IEC61131-3标准的符合程序分了三级:
1、基本级(Base Level,BL):编程系统开发的程序的基本结构必须兼容IEC61131-3,必须提供编程语言的基本语言元素。
2、符合级(Conformity Level,CL)
3、移植级(Reusability Level,RL)
第二级和第三级是组合使用的,如果符合第二级和第三级则称为全兼容级,能实现跨平台的程序移植。
从我们理解将PLC标准化分为三个层次:
第一个层次是语言的标准化,也就是说各PLC的语法要求一致,工程师学过德维森的V80再用三菱PLC编程,就不需要重新学习编程。
第二个层次是文件的标准化,要求用西门子软件编写的程序,可以用德维森或者任何第三方的软件打开。
第三个层次是目标码的标准化,每种PLC编程软件编写的程序都将编译成它的下位机可以执行的目标程序,如果每种PLC使用相同的目标码,那么上位机编程软件与下位机就可以分离开,用户可以选用自己最适应的软件开发自己的控制程序,并将程序下载给任一种硬件平台,同时配置和资源可以很容易的重定义;同时大家使用相同的通信协议,包括编程通信、现场总线、模块间接口协议,这时用户就可以达到与PC类似的标准化程度,跨系统跨厂商的互联和编程将成为可能。
当然达到这么一致的标准化程度需要很多年的过程,需要工控行业更多的兼并和重组,从现在来看只要能走完第一个和第二个层次就相当不错了,第三个层次可能需要更长的时间。
技术行业最领先的厂商是标准的制定者,但工控行业因为牵涉每个国家的工业、军事竞争力,所以这个行业的标准化也是最困难的,目前欧洲对于IEC61131的热心程度是最高的,因为标准的领导者大多是欧洲企业,而其它国家的厂商明显对此并不是太积极。
就像现场总线国际标准IEC61158,制定花了13年,最后制定了一个包含8种协议的标准,全是标准就意味着没有标准,我们希望IEC61131不要步其后尘。
PLC从系统而言可以分为两个部分:
用户通过使用PC上的编程软件Vladder进行梯形图的编辑,编完后的程序编译下载到下位机PLC内运行。习惯上我们把PC上的软件称为上位机软件,把PLC内的软件称为下位机软件。
上位机软件主要由以下功能模块组成:
1、多语言编辑模块
2、编译模块
3、通信模块
4、IO管理模块
5、调试模块
6、工程和文件管理模块
其中对系统影响最大的是1、2、5这三个部分,这三个部分的好与坏决定了整个PLC软件的好与坏。我们在后面的文档中将专门讲解这一部分的功能和应用。
V80下位机系统分为硬件和软件两个部分:
硬件部分可以简单的定义如下: