基于嵌入式硬件平臺的軟PCL設計與研究

王居予

摘要：隨著科學技術的不斷發展，嵌入式技術已經廣泛的應用到科學的各個領域，計算機領域中嵌入式硬件平臺的軟PCL系統的設計一直受到各位軟件開發者的關注，本文根據自己計算機領域多年工作經驗，就嵌入式硬件平臺軟PLC系統的設計進行一定的分析，以供廣大軟件開發愛好者參考，希望對大家有所幫助。

關鍵詞：嵌入式硬件平臺；軟PCL；設計；研究

隨著技術的不斷發展，我們傳統的PLC由于自身的不兼容問題而被淘汰，取而代之的是軟PLC，軟PCL符合我國現代化的控制技術的需要。它不僅繼承了傳統PLC的功能，克服了不兼容的缺點，并在傳統功能上有了新的突破與發展。本文重點分析嵌入式硬件平臺的軟PCL設計中遇到的問題以及發展方向。

1什么是嵌入式硬件

嵌入式硬件一般來說是指邏輯電路、嵌入式處理器、微控制器、存儲系統和硬件設計技巧等。其開發工程師的主要工作為編寫嵌入式系統硬件總體方案和詳細方案，要求理解嵌入式系統架構，有一定的C語言基礎，熟悉ARM、PROTEL設計軟件，而我國國內通常所說的嵌入式硬件是指利用處理器開發外部設備這一方面。

2軟PLC的工作原理

軟PLC分為編譯和解釋兩種實現方式，其中解釋型是基于一個虛擬機，由一些偽代碼組成各種程序，工程師在上位機編好程后通過編譯器轉換為這種專用的偽代碼并下載到PLC內。運行時虛擬機掃描并解釋這些指令運行，這樣的實現方式保證了PLC核心的獨立性，同時它能很好的擴展軟件和功能塊，使其不受硬件環境的影響，而編譯方式是將各種IEC指令轉換為C語言或者匯編，再將其插入到一個框架代碼內調用C語言或匯編編譯器生成真正的CPU指令。

3軟PCL設計要點

3.1安全問題

安全問題需要引起思想上的重視，同時輔之以技術手段的保證。在對控制工藝及對象進行深入全面了解的同時充分考慮操作安全因素，盡最大努力解決操作過程中的偶然因素和不安全因素，編制出符合工藝，利于操作，安全可靠，方便維修的控制程序。還要在制度上的完善對安全因素的重視。

3.2做好充分的先期準備

相信很多業內朋友都知道先期準備的重要性，他包括了對控制要求的了解和整體設計思路、甚至于相關知識和基礎知識的掌握，只要是在計算機領域工作過的業內朋友都會知道，軟DCL設計的前提首先就是要做好充分的先期準備工作，其次是掌握PLC硬件接線和軟件的操作使用。學習PLC也是一個日積月累的過程，也可以歸結到“先期準備工作”中。這叫未雨綢繆，機遇往往青睞于有所準備的人。

3.3程序結構必須清晰合理

一個好的程序的結構必須要清晰合理，能夠方便大家對程序的閱讀和調試：當程序量較大亦或是控制較為復雜時，就要注意設計方法和編程技巧的應用。程序架構的重要性體現在子程序的應用上，清晰的程序結構不僅減少了程序容量還增加了可讀性，方便了程序的調試與修改。

3.4程序調試是組成部分

編制的程序必須要經過調試之后方可運行，這樣操作主要是幫助開發者發現各種錯誤完善各項功能。調試分為模擬調試和現場調試兩部分；一項編制的程序只有經過現場調試運行認可后才能成為可用的程序。另外，調試時的考慮必須要有全面性，盡可能列出足夠多的情況，例如：誤操作情況、元器件不良情況以及突然斷電情況等，并時刻注意PLC與外圍電路的配合。

3.5注意平時的學習和積累

開發者在工作的很多知識與經驗都依靠與平時的積累，這也是廣大同業所認可的，屬于自己的實際體驗。而PLC編程特別是小型PLC的基本應用，都給各位開發者不困難的感覺，像一些人用過三菱FX2N、西門子200和松下FPO，感覺基本指令上手很容易：對功能指令，通過查手冊和進行簡單的試驗，也能夠應對大多數的編程需要。但中型PLC，用到的知識要多一些。另外我們還想強調一下動手的必要性，“在干中學，在學中干，如此反復收效頗豐”所以在日常的在維修中，我們也可以取得許多的經驗，例如他人好的方法我們加以學習和不足之處我們加以改進，包括程序的功能和電路的設計，這些都可以用于今后的設計中，所謂“取其精華，去其糟粕”就是這個道理。

4軟PLC的技術優勢和發展制約因素

4.1軟PLC技術優勢

軟PLC的硬件體系結構不再封閉，用戶可以自己選擇合適的硬件組成滿足要求的軟PLC。傳統PLC的指令集是固定的，而實際工業應用中可能需要定義算法。軟PLC指令集可以更加豐富，用戶可以使用符合標準的操作指令。PC機廠家的激烈競爭使得基于PC機的軟PLC的性價比得以提高。傳統PLC限制在幾家廠商生產，具有私有性，因此很難適應現有標準計算機網絡，常常是PLC與計算機處在不同類型的網絡中。軟PLC不僅能加入到已存在的私有PLC網絡中，而且可以加入到標準計算機網絡中。這使得現有計算機網絡的很多研究成果很容易地應用到PLC控制技術中。軟PLC的技術是基于IEC61131-3標準的，因此在掌握標準語言后開發就比較容易。

4.2制約軟PLC發展的因素

盡管軟PLC技術具有很大的發展潛力，但是這項技術的實現需要解決一些重要的問題。其中主要是以PC為基礎的控制引擎的實時性問題。軟PLC首選的操作系統是windowsNT，但是它并不是一個硬實時的操作系統。傳統PLC具有硬實時性，正因為如此它才能提供快速、確定而且可重復的響應。而要讓windowsNT具有硬實時性，必須對它進行擴展，使得PC的控制任務具有最高的優先級，不因為NT的系統功能和用戶程序的調用而被搶占?，F在，我們可以通過一些方法將實時性能加入到NT系統中去。比如，修改NT的硬件抽象層，或者NT與一種經過實用驗證的硬實時操作系統組合。另外，WindowsCE等操作系統具有了NT在硬實時性方面所不具備的特性。在實際開發中也可使用其他的操作系統作為平臺。

5結束語

綜上所述，嵌入式硬件平臺的軟PCL設計中還有很多因素需要我們提起注意，所以，作為計算機軟件開發者，我們必須要保持不斷的學習，將軟PCL技術的優勢更好的發揮出來。endprint