软系统结构及运行系统

1.6.2　软PLC系统结构

软PLC基于PC机，建立在一定的操作系统平台之上，通过软件方法实现传统PLC的计算、控制、存储以及编程等功能，通过I/O模块以及现场总线等物理设备完成现场数据的采集以及信号的输出。根据传统PLC的组成结构，软PLC系统由开发系统和运行系统两部分组成，也可分为编辑环境和运行环境，如图1.2所示。

图1.2　软PLC的体系结构

软PLC开发系统和运行系统是相互独立又密不可分的两个应用程序，可以单独运行。

1）软PLC开发系统

软PLC开发系统实际上就是带有调试和编译功能的PLC控制系统编程器，包括编辑器、编译器、仿真环境和通信接口4部分。用户在编辑器中完成PLC程序的编辑。在编译器中进行编译，找出其中的语法错误，如果无错，则进行译码，即将程序转化成运行系统可以识别和运行的目标代码。仿真（调试）环境则使用户可以在与硬件不相接的情况下检查PLC程序运行结果与预期的是否吻合。通信接口完成与运行环境的连接。

软PLC开发系统具备如下功能：

（1）标准化的编程语言，它遵循IEC 61131-3标准，支持多种编程语言之间的相互转换。

（2）丰富的控制模块，支持多种PID算法（如常规PID控制算法、自适应PID控制算法、模糊PID控制算法等），其中包括目前流行的控制算法，如神经网络控制；

（3）开放的控制算法接口，支持用户嵌入自己的控制算法模块；

（4）仿真运行，实时在线监控，在线修改和编译程序；

（5）强大的网络功能。支持基于TCP/IP网络实现PLC远程监控。

2）软PLC运行系统

软PLC运行系统是软PLC的核心，由软PLC运行虚拟机完成输入处理、程序执行、输出处理等工作，即实现硬PLC的扫描周期。运行系统通常由I/O接口、通信接口等组成，作用是执行编译后产生的目标代码。I/O接口负责采集数据和输出控制信号，与外围I/O系统相连，包括本地I/O系统和远程I/O系统，其中远程I/O系统主要通过现场总线Profi-Bus、CAN等实现。通信接口实现与PLC开发系统及HMI/SCADA（Human Machine Interface/Supervisor Control and Data Acqusition）按照各种协议进行通信。为能使用理想的SCAD软件，软PLC运行系统还提供了OPC（OLE for Process Control）标准过程数据访问接口，使其既可在PC/IPC上运行，也可在嵌入式控制器中运行。