北京時(shí)間05月27日消息刮跟，中國觸摸屏網(wǎng)訊洪铣，隨著數(shù)字信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，人類正步入一個(gè)嶄新的后PC時(shí)代羊耸。這個(gè)時(shí)代的主要特點(diǎn)是嵌入式系統(tǒng)無處不在延幻，并不斷地向科研生產(chǎn)及人類生活的各個(gè)方面滲透。而可編程控制器(PLC)對(duì)機(jī)床開關(guān)量信號(hào)進(jìn)行控制時(shí)可靠性高葵伟，使用方便林品，在大多數(shù)數(shù)控機(jī)床，特別是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床中绷觉，要求的輸入輸出點(diǎn)數(shù)不多的情況下得到廣泛應(yīng)用。在兼用PC機(jī)系統(tǒng)資源的情況下莫辨，采用非實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)(如Windows)時(shí)傲茄，Win32API的設(shè)計(jì)可以滿足多控制點(diǎn)復(fù)雜的數(shù)控功能要求，但由于Windows的分時(shí)性沮榜，沒有考慮到實(shí)時(shí)環(huán)境的開發(fā)用途盘榨，其系統(tǒng)調(diào)用的效率不高，不能滿足數(shù)控系統(tǒng)高實(shí)時(shí)場合PLC控制的實(shí)時(shí)性要求蟆融。

        VxWorks作為一運(yùn)行在目標(biāo)機(jī)上的高性能草巡、可裁減的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，目前以其良好的可靠性和卓越的實(shí)時(shí)性被廣泛地應(yīng)用在通信型酥、軍事山憨、航空、航天等高精尖技術(shù)及實(shí)時(shí)性要求極高的領(lǐng)域弥喉。

        本文基于VxWorks操作系統(tǒng)郁竟，提出了基于VxWorks的嵌入式實(shí)時(shí)PLC設(shè)計(jì)的方法與應(yīng)用，利用VxWorks的開放性由境、模塊化和可擴(kuò)展性的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性以及多線程/多任務(wù)的系統(tǒng)環(huán)境來達(dá)到高實(shí)時(shí)要求的PLC控制棚亩，在保證實(shí)時(shí)性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)位虏杰、復(fù)雜功能的PLC系統(tǒng)控制目標(biāo)腹瞒。 

    1、傳統(tǒng)PLC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

        相比較傳統(tǒng)的的基于通用工業(yè)PC的工業(yè)PLC撕擂，其數(shù)控系統(tǒng)嵌入式PLC硬件包括：工控機(jī)及其外圍設(shè)備孝尺，基于ISA總線的開關(guān)量輸入輸出接口卡，光電隔離模塊泉蠢，繼電器輸出模塊腺拗。

       工控機(jī)采用Windows等非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)的人機(jī)界面费赋、數(shù)控代碼處理困碰、軌跡劃耍俱、參數(shù)管理以及PLC控制都通過工控機(jī)由軟件來實(shí)現(xiàn)，不需要獨(dú)立的NC控制器西龟，減少了數(shù)控系統(tǒng)對(duì)硬件的依賴馒脏，有利于提高系統(tǒng)的開放性。I/O輸入輸出信息通過PC機(jī)I/O接口卡實(shí)現(xiàn)主機(jī)與伺服接口模塊和I/O接口模塊之間的信息交換镣学，PC機(jī)I/O接口卡基于ISA或PCI的總線歌淹。雖然其相較最初的單片機(jī)的控制加入了工業(yè)PC來拓展其開放性，但是由于沒有充分利用PC機(jī)系統(tǒng)資源黎炉，而開發(fā)和運(yùn)行都采用的非實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)(如Windows枝秤，Linux)時(shí)，其設(shè)計(jì)沒有考慮到實(shí)時(shí)環(huán)境的開發(fā)用途慷嗜，其系統(tǒng)調(diào)用的效率不高淀弹，數(shù)控系統(tǒng)PLC控制不能滿足一些高精度場合的實(shí)時(shí)性要求。

      2庆械、基于嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

      嵌入式實(shí)時(shí)PLC系統(tǒng)薇溃，一般由開發(fā)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)兩部分組成，是相互獨(dú)立而又密不可分的兩個(gè)系統(tǒng)缭乘，可以分別單獨(dú)運(yùn)行沐序。

     開發(fā)系統(tǒng)基于PC機(jī)，建立在Windows操作系統(tǒng)平臺(tái)之上堕绩，提供了PLC應(yīng)用程序的編寫及其編譯調(diào)試環(huán)境策幼。開發(fā)系統(tǒng)與實(shí)時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)的通訊一般通過RS232接口來實(shí)現(xiàn)。如果嵌入式操作系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)奴紧，也可以通過以太網(wǎng)垄惧、Modbus或CAN總線進(jìn)行通訊。應(yīng)用程序編寫完并編譯調(diào)試無誤后通過RS232或TCP/IP通信協(xié)議下載到嵌入式系統(tǒng)街赊。實(shí)時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)則用于完成系統(tǒng)配置搜计、輸入信號(hào)處理、循環(huán)調(diào)用PLC程序及控制信號(hào)輸出等操作娘介，并且可以通過現(xiàn)場總線或TCP/IP通信協(xié)議與硬件層(I/O)實(shí)現(xiàn)通信杉藐。

        為了更好地支持實(shí)時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)一般要引入操作系統(tǒng)用载，嵌入式操作系統(tǒng)(如WindowsCE攒置，VxWorks等)為實(shí)時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)提供了啟動(dòng)代碼、串行通訊接口披蚕、內(nèi)存操作(malloc/free)尖坦、ANSI標(biāo)準(zhǔn)庫、1ms的時(shí)鐘滴答讹渴、調(diào)試接口等服務(wù)装屈。如果實(shí)時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)整合了相應(yīng)的功能怒晕，系統(tǒng)也可以不引入操作系統(tǒng)。我們所采用的嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖2所示路学，其實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)采用VxWorks嚼吞。

        了其通信性能，實(shí)時(shí)能力大大提高蹬碧，同時(shí)此結(jié)構(gòu)具有完全開放性舱禽，高度兼容性，極佳的可擴(kuò)展性恩沽，使得自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不受硬件的限制誊稚，可以有效地提高PLC的運(yùn)行速度和可靠性，并且支持多任務(wù)的控制策略罗心。另外相應(yīng)的從嵌入式處理的設(shè)計(jì)與和BSP改造方面里伯，也做了相應(yīng)的優(yōu)化處理。 

    3协屡、基于PPC的嵌入式處理器設(shè)計(jì)

        VxWorks系統(tǒng)運(yùn)行在基于PPC的MPC860處理器上俏脊，并作了一些有關(guān)改造以適應(yīng)實(shí)時(shí)PLC的現(xiàn)場總線的通信要求全谤。主要包括4個(gè)主要模塊：PowerPC核心肤晓，系統(tǒng)接口單元(SIU)，通信處理模塊(CPM)和快速以太網(wǎng)控制器(FEC)认然。

        系統(tǒng)接口單元(SIU)集成幾乎所有32-bit處理器系統(tǒng)的常用功能补憾。MPC860采用32位內(nèi)部總線，可以支持8反俱，16或32位的外設(shè)和存儲(chǔ)器忱厨，同時(shí)SIU提供功耗管理、復(fù)位控制炸一、PowerPC減法器鲤瞪、PowerPC時(shí)鐘基準(zhǔn)以及實(shí)時(shí)時(shí)鐘等功能。其內(nèi)存控制器可以控制多達(dá)8個(gè)存儲(chǔ)體校槐，同時(shí)只需通過很少的電路就可實(shí)現(xiàn)與DRAM揉拯，SRAM，F(xiàn)lash以及其它外圍設(shè)備的無縫連接另焕，同時(shí)DRAM接口支持8液斩，16和32位的端口，DRAM控制器提供頁模式下的突發(fā)傳送訪問惦鄙；

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