工業自動化上內嵌式PLC的應用研究

陳美鈴

摘 要：本文圍繞工業自動化控制領域的內嵌式PLC應用問題進行分析與研究，首先對內嵌式PLC系統裝置的構成進行了簡要介紹，進而對工業自動化、智能控制領域中的內嵌式PLC應用優勢進行分析，作為數字化→數據化→云端生態鏈的前端數據傳感器具有舉足輕重作用，最后簡要介紹了內嵌式PLC選型方面的基本規則，望能夠引起各方重視與關注。

關鍵詞：工業自動化；內嵌式PLC；應用

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A

1.內嵌式PLC構成

內嵌式PLC是指在特定嵌入式系統中實現PLC相關梯形圖編程語言、c/c++、Visual Studio VB.NET/C#、LableView等各種通用編程或專用語言可以開發設計，從而使特定裝置能夠在自身專用功能得以實現的基礎之上具有PLC裝置通用的相關功能。在ARM等芯片中引入內嵌式PLC系統功能后，整套系統裝置能夠體現體積小、反應速度快等優勢，同時也能夠避免傳統PLC裝置在實際應用中存在的數據計算、數據傳遞通信、定位等一系列新形勢下出現的問題與不足，內嵌式PLC強調以通用編程快速化，強化過程控制的預算能力，并面向系統提供具有開放式特點的擴展結構，增加了網絡互連的數據傳輸處理功能。不但如此，內嵌式PLC系統裝置還具有PC單機、大型PLC的相關功能優勢，如運算速度快，軟件功能全面，操作靈活性高，可處理控制算法等復雜度高的數值處理，因此能夠為解決對象控制問題提供具有通而專特點的開發平臺。

在工業自動化控制領域中，內嵌式PLC的構成主要包括兩個部分，第一是操作系統，第二是應用系統，實現小型工業自動化控制多任務系統。內嵌式控制器是一個超小型的計算機系統，以內嵌式操作系統為軟件平臺，PLC運行系統通過PLC虛擬機實現，作為應用系統嵌入在操作系統中，用戶通過編寫應用程序，執行控制輸出。同時，內嵌式PLC控制器非常方便實現多機聯網，其網絡控制系統框圖如圖1所示。

嵌入式開發系統即以PC單機為基礎，基于Windows操作系統平臺，提供內嵌式PLC應用程序的編寫環境以及編譯調試環境。開發系統的主要功能是為用戶提供可利用的標準化編程語言，進而支持特定應用控制程序的編程操作。同時，開發系統還能夠為用戶提供測試仿真工具，以及時驗證并對控制程序正確性進行驗證。在內嵌式PLC系統中，開發系統的主要構成包括以下幾個部分，第一是編譯器，第二是編輯器，第三是通信接口，第四是調試環境。內嵌式PLC系統裝置運行框圖如圖2所示。用戶可以在編輯器中完成對嵌入式系統的程序編程工作，然后在編譯器中進行編譯，剔除編程語言中的語法錯誤，然后生成中間代碼，經調試無誤后可下載至內嵌式PLC系統中以供使用。運行系統在內嵌式PLC系統中的主要功能包括系統配置、輸入信號處理、PLC程序循環調用、數值計算以及控制信號輸出這幾個方面，同時在工業自動化控制領域實踐中，根據需要設置網絡，嵌入式PLC系統還能夠通過現場總線（ProfiBus、eCat、EtherNet、TCP/IP等）實現與云端數據服務的實時通信。

2.內嵌式PLC應用優勢

（1）控制功能先進

在工業自動化控制領域操作實踐中，先進的控制功能與控制技術的實現必須依托于良好的模糊邏輯技術以及網絡控制技術，且還需要配備一套功能強大的浮點處理器內存作為支持，而內嵌式PLC裝置恰好可以滿足上述要求。

（2）通信接口良好

常規PLC系統裝置所配置與外部設備的連接接口為專用式，但內嵌式PLC系統裝置具有擴展多種通信總線的特點，能夠滿足多個網絡通信接口，具有一定的通用性特點，僅需提供通信軟件驅動程序和相應的硬件接口即可正常投入使用，因此在工業自動化控制領域中適應性良好。

（3）實時性分析

強大的計算能力和極高的數據傳輸量，內嵌式PLC系統裝置能夠及時收集經由現場傳感器采集的各種數字信號以及模擬信號，并通過對各類信號進行分析的方式準確檢出并評估故障狀態，以把握相應工業自動化設備的運行狀況。

（4）高效性

在工業自動化控制領域中，內嵌式PLC系統裝置能夠面向系統提供多樣化的工作平臺，促進生產效率的提升，并促進工業自動化工程平臺快速發展，對工程平臺實施以及項目遷移有重要作用，同時兼具靈活性以及開放性的特點。內嵌式PLC建立在一定的操作系統平臺上，通過軟件應用編程實現計算、控制、存儲以等功能，通過I/O接口以及現場總線等物理設備完成現場數據的采集以及信號的輸出，并充分地發揮了系統的網絡通信能力，實現PLC與Internet網絡的連接，增強了PLC的組網能力和通信能力。

（5）智能化、靈活性

根據應用場合輕松調整PLC性能，靈活性強，全套PLC產品采用統一設計，適于各種控制應用，采用統一的編程軟件，輕松上手，節省成本，可以高效控制自動化系統，提高產品智能控制水平。

結語

在我國社會經濟快速發展與更新的背景下，工業自動化方面的功能需求更加系統與具體。工業企業必須不斷引入并更新控制技術與方案，以促進工業自動化控制效果的提升。內嵌式PLC系統技術的應用對改善工業自動化控制效率而言有非常積極的作用與價值。相關企業以及工作人員必須充分認識內嵌式PLC在工業自動化領域中的重要意義，對內嵌式PLC系統裝置的特點、構成以及選型規則等關鍵問題進行深入分析，以結合工業自動化控制需求選擇最佳的內嵌式PLC系統方案，實現對工業自動化生產程序的動態控制與監督，促進工業自動化水平的提高以及企業的快速發展。

參考文獻

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