codesys是一款非常好用的PLC逻辑控制的编程软件,它的操作非常简单,用户使用codesys就可以进行可视化编程的操作,还可以对每个独立的模块进行具体设计,大大增加了编程的控制能力。codesys拥有整洁的操作界面,方便用户操作。
CoDeSys官方版是一种实时计算机控制系统,软 PLC 也不例外。其中的执行程序部分对实时性有着很高的要求。如果不能在系统要求的时间内完成 PLC 程序的执行,会影响数据的采集和输出,无法完成控制任务。另外,作为工业控制系统,PLC 系统必须对工业现场的突发情况作出及时有效的响应,否则可能危机人身和设备安全。PLC 工作过程中,需要对各个元件的实时状态进行监控,所以 PLC系统运行在实时平台上。
CoDeSys官方版的实时核可以运行在各种主流 CPU 上(如 ARM、X86、PowerPC、TriCore 、DSP等),并支持 Windows XP、Windows CE、Windows XP Embedded、Windows 7、Linux、VxWorks 、QNX 等操作系统中。本节以 Windows 系统举例,对其系统的实时性进行详细分析。
1、Windows 实时性分析
由于 Windows本身不是实时系统,故不能直接作为软 PLC 的载体,具体分析如下,
1) Windows无法提供高精度的定时器,故不能保证程序运行的实时性;
2) Windows所有线程都是该系统的普通现场横,不能提供实时服务;。
3) 系统事件存在延迟。;
4) Windows对分页内存的访问时间不可预知。
2、Windows 实时性扩展技术
为了使 Windows 能用于实时控制系统,需要解决实时性问题,目前采用的解决方案主要有两种:1. 插卡方案(Windows 系统+硬件板卡);2. 实时扩展方案(Windows 系统+实时扩展),CoDeSys 采用的是实时扩展的方案。通过软件的方式对 Windows 进行实时性能的改造,使其具有实时性。系统的实时任务和非实时任务都由软件完成,硬件板卡只实现简单的输入输出功能,因此只需廉价的通用的 I/O 板卡,脉冲板卡,大大减少了软 PLC系统的成本。
3、Windows 实时性问题 的解决方案
CoDeSys RTE 即实现了这样的技术,它对 Windows 的内核进行了恰当了实时性改造,使其保证具有微妙级抖动量的确定性,且不需增加其他硬件。最终实现“硬实时”的功能。通过实时核进行任务的管理和调度,降低了实时控制系统的设计和难度,提高了实时性和可维护性,当使用 PC实现软 PLC 时,使用 CoDeSys 实时核,其内部结构如图 1.9 所示。
故只要在 PC机上安装软 PLC CoDeSys RTE 软件,那么根据 PC机的功能,他就会变成一台先进的高性能可编程控制器。PLC CoDeSys RTE 可以运行在装有 Windows NT、Windows2000 或Windows XP/7等操作系统的标准工业 PC上。此外,CoDeSys 也能针对其他非 Windows 操作系统安装实时核,如嵌入式控制器,嵌入式控制器也能进行 I/O 扩展,现场总线扩展等功能,只需要在 CoDeSys 开发平台中相应设置即能实现扩展功能。CoDeSys 实时核被预先安装在嵌入式控制器内,只需要在上位CoDeSys 开发系统中将事先写完的程序直接下载到设备中,CoDeSys 就已将用户代码转换为二进制代码存入嵌入式控制器内,实现实时控制。
1、应用开发层
PLC 编程系统,PLC Development System CoDeSys(具有完善的在线编程和离线编程功能)、编译器及其配件组件、可视化界面编程组件等,同时供用户可选的运动控制模块可使其功能更加完整和强大。
IEC61131-3 编辑器。CoDeSys 提供了所有 IEC61131-3 所以定义的五种编程语言:如结构化文本(ST)、顺序功能图(SFC)、功能块图(FBD)、梯形图(LD)和指令表,此外还支持连续功能图(CFC)的编程语言。
编译器。负责将 CoDeSys 中的应用程序转换为机器代码并且优化可编程控制器的性能。当用户输入了错误的应用程序代码时,立刻会接收到编译器发出的语法错误警告及错误信息,让编程人员可以迅速做出相应纠正。
硬件/现场总线配置器。针对不同制造商的硬件设备及不同现场总线协议,该部分负责在
CoDeSys 中对相应参数进行设定。
可视化界面编程。直接在 CoDeSys 中即可实现可视化编程(人机界面 HMI),系统已经集成了可视化编辑器。
运动控制模块。运动控制功能已经集成在 CoDeSys 中,形成了 SoftMotion(CNC)软件包。基于 PLCopen 的工具包可以实现单轴、多轴运动;电子凸轮传动;电子齿轮传动;复杂多轴 CNC控制等。
2、通信层
应用开发层和设备层之间的通讯是由 CoDeSys 中的网关服务器来实现的,CoDeSys 网关服务器中安装了 OPC服务器。
CoDeSys 网关服务器。作用在应用开发层和硬件设备层之间,可以使用 TCP/IP 协议或通过CAN等总线实现远程访问,是 CoDeSys 开发工具包不可分割的一部分。
CoDeSys OPC 服务器。对基于 CoDeSys 进行编程的控制器,无需考虑所使用的硬件 CPU,已经集成并实现了 OPC V2.0 规范的多客户端功能,且能同时访问多个控制器。
3、设备层
使用基于 IEC 61131-3 标准的编辑开发工具 CoDeSys 对一个硬件设备进行操作前,硬件供应商必须要在设备层预先安装 CoDeSys 的实时核。
CoDeSys 实时核系统。关于实时核的会在下节中会有详细介绍。
IEC 61131-3 应用程序。用户在开发层写完的程序通过以太网或串口下载至设备层中,最终该应用程序中的文件已经被转为二进制存放在目标设备中,根据用户设定的执行方式循环执行对应程序。
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