CN1348121A - 基于嵌入式实时操作系统的软逻辑控制器(ppc) - Google Patents
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Abstract
一种基于嵌入式实时操作系统的软逻辑控制器(PPC),该控制器由CPU、闪存、EEPROM、带高级语言编程接口的专用芯片,为板间总线接口作总线驱动器作用的专用集成电路等组成,该控制器以PC为基础,具有好的开放性,可加装各种工业网络协议,使于和现场总线相连接,处理速度快、运算功能强、体积小、重量轻、成本低、可靠性高。
Description
本发明涉及工业自动化控制技术领域，特别涉及以PC为基础的基于嵌入式实时操作系统的软逻辑控制器(PPC)。
目前工业自动化控制技术多采用各种PLC技术，一般PLC都采用专用结构，芯片多选用MC68K或MCS51等单片机系列并且世界各个厂家在PLC网络方面主要采用自己的专用网络协议，如西门子的PROFIBVS等，使得现常用的PLC技术存在着与其他系统互通性较差，软、硬件开放性不足，难以与控制现场其他的多种多样的设计、仪器通讯，各种软件也不能移植到其上面运行，由于芯片MC68K，MCS51等单片机系列，这就存在运算速度受限、浮点运算能力不强等不足，不能进行一些高级的运算，也不能进行一些通用软件。
本发明的目的是针对以上现有技术的不足，设计一种以PC为基础，具有开放性好，可加装各种工业网络协议，便于和现场总线相连接，处理速度快，运算功能强、体积小、重量轻、成本低、可靠性高、可加载各种用户协议的基于嵌入式实时操作系统的软逻辑控制器。
本发明的目的，可以通过以下技术方案实现，基于嵌入式实时操作系统的软逻辑控制器，该控制器包括：
带系统硬件检测的CPU，用于主要完成实时采集数据的处理、系统的流程管理和执行应用程序；
装有迷你微型专用BIOS的FLASH ROM(闪存)，用来存放对系统的初始化配置；
用于存放嵌入式实时操作系统-TOS的EEPROM；
带高级语言编程接口电路，可支持C语言编程，从而可用C等高级语言实现软逻辑功能；
用于联接各接口单元及为板间总线接口作总线驱动器作用的专用集成电路；
自带的硬件看门狗电路，防止软件走失，提高软逻辑的功能可靠性；
可于PC104直接相连接的板间连接总线及其接口总线驱动电路。使控制器可直接外挂PC104模块，大大丰富了系统功能。
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明的实施例原理框图。
以下结合附图对本发明进一步详述如下：
基于嵌入式实时操作系统的软逻辑控制器主要包括如下部分：1、CPU，2、FLASH闪存，3、EEPROM程序存储器，4、高级语言接口电路，5、网络接口专用集成电路，6、看门狗电路，7、超级输入输出专用集成电路，8、RS232接口，9、RS485接口，10、运行模式选择电路，11、RAM，12、显示电路，13、读写逻辑控制器，14、以太网接口，15、远程接口，16、高级语言接口，17、板间及与PC104总线接口电路。
上电后，CPU进行硬件自检，主要检测FLASH闪存。通过后从闪存中将BIOS调入内存检测RAM、EEPROM、超级I/O、FLASH ROM以及以太网接口、远程口、高级语言口等硬件。接着，从EEPROM中调入嵌入式实时操作系统-TOS，由TOS从EEPROM中调入嵌入式实时操作系统-TOS，由TOS从EEPROM调用网络通讯协议(ETHERNET-803.3)、令牌网通讯协议、高级语言编译环境(BORLAND C++编译器)等等，全部装入RAM。同时，通过板间接口总线进行I/O模块检测，然后在RAM中分配I/O映象表。另外，由CPU通过超级I/O，读取运行模式选择信号，再由超级I/O发出特定的中断信号，告诉CPU执行相应的运行模式。
平时，由备用电池给看门狗电路供电，给CPU提供实时时钟。运行时，由切换电路把备用电池切换掉，用外部电源给看门狗及整个模块供电。
当和外部进行网络接口通讯时，CPU会调用RAM中的相应的网络通讯协议对网络专用接口进行控制，并通过以太网口进行数据传输。
同样，在进行RS232、RS485串行通讯时，超级I/O控制相应的通讯接口芯片，通过RS232和RS485接口，与外部进行数据交换。其得到的数据直接由超级I/O传送给CPU进行处理。
本发明的实施如图2所示，其具体项目：
名称：制氧机(空分)控制系统
系统的控制功能由基于嵌入式实时操作系统的软逻辑控制器(PPC控制器)完成。PPC控制器主要完成产品加工区、存储区的数据采集和回路控制功能。控制的回路主要为：空压机吸入空气的流量控制；空冷塔、水冷塔的液位控制；两分子筛的运行步骤及切换控制；冷箱内各精馏塔及管道的压力、流量、温度控制；存储罐内的液位及压力控制等。另外，PPC控制器还完成主厂房内空压机等大型主体设备的启动、停止、运行的逻辑控制、回路控制及运行状态监视。同时，还通过工业以太网和MMI(操作员人机界面)以及ALC专家系统交换数据。
控制器通过高级语言编程口用C语言在其程序存储器中生成有多种针对该系统的功能模块，如PID调节功能块等。各种PID参数可由操作员在MMI上设定，通过以太网及控制器内部的专用接口芯片处理后，和功能块联系起来，进入CPU处理。同时，通过I/O模块采集来的各种现场参数，也是在CPU的控制下，经过专用接口芯片，经以太网传给MMI显示。并可由MMI提供给上级管理信息系统(MIS)。和ALC专家系统的数据交换，是由在程序储存器中用C语言编好的通讯程序来控制的，该程序有实时多任务操作系统TOS来调度，从而实现控制器和ALC专家系统内驻留在SQL内的系统数据库进行动态数据交换。
这样，较好的发挥了基于嵌入式实时操作系统的软逻辑控制器的各种优点，在制氧机(空分)控制系统中达到了较好的效果。
Claims (2)
1、基于嵌入式实时操作系统的软逻辑控制器(PPC)，其特征在于，所述控制器包括：
a、带系统硬件检测的CPU，用于主要完成实时采集数据的处理、系统的流程管理和执行应用程序；
b、装有迷你微型专用BIOS的闪存，用来存放对系统的初始化配置；
c、用于存放嵌入式实时操作系统-TOS的程序存储器；
d、高级语言接口电路，可支持C语言编程，从而可用C等高级语言实现软逻辑功能；
e、用于联接各接口单元及为板间总线接口作总线驱动器作用的专用集成电路；
f、自带的硬件看门狗电路，防止软件走失，提高软逻辑的功能可靠性；
g、可于PC104直接相连接的板间连接总线及其接口总线驱动电路。使控制器可直接外挂PC104模块。
2、根据权利要求1所述的基于嵌入式实时操作系统的软逻辑控制器，其特征在于，所述控制器包括：
a、用于接收、控制现场数据的PLC接口单元；
b、用于传输工业控制数据的RS232接口和RS422/485接口；
c、有自备电池的RAM，自动掉电保护程序；
d、用于显示接口及运行状态的显示器。
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