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基于ARM的嵌入式软PLC运行系统设计

周建香  
【摘要】: 自PLC技术问世以来,PLC便以其高可靠性、较强的抗干扰能力、专用化与模块化设计,适用于恶劣控制现场等优点,在工业控制领域及其他行业得到广泛应用,但PLC软硬件设计的封闭性逐渐成为限制其进一步发展的主要原因。基于PC平台的软PLC以其开放的软硬件结构等优势,获得较为迅速的发展,但由于基于PC平台的软PLC在实时性以及成本控制等方面的不足,同时随着嵌入式系统的迅速发展,嵌入式软PLC应运而生,嵌入式软PLC不仅能够实现基于PC平台软PLC的功能,同时在实时性、系统裁剪、资源配置以及成本控制等方面都极具优势。 嵌入式软PLC系统可划分为开发系统和运行系统,开发系统运行于PC平台,运行系统运行于嵌入式平台。其中运行系统是整个嵌入式软PLC系统的核心,本文主要以嵌入式软PLC运行系统的实现为主要研究内容。考虑到嵌入式Linux操作系统以其功能强大、源码开放、支持多种硬件平台、良好的系统移植性以及模块化和标准化设计等优点在众多领域获得较为广泛的应用,本文选择嵌入式Linux操作系统作为嵌入式软PLC运行系统的软件平台,但是同时考虑到Linux系统作为标准的分时操作系统,并不能满足嵌入式软PLC运行系统对实时性的要求,本文采用Linux+RTAI双内核方案对Linux系统进行了实时化改造,使其满足嵌入式实时操作系统的各项特征。文中详细分析了RTAI实时内核的实现原理、主要组成模块以及核心代码实现,在此基础上将RTAI移植到S3C2410 ARM平台,最终构建了嵌入式软PLC运行系统所需的实时环境。 本文在详细研究传统PLC组成结构及其工作原理的基础上,抽象出嵌入式软PLC运行系统的软件模型,同时为了方便嵌入式软PLC运行系统功能的改造和升级,本文采用模块化程序设计方法,该运行系统主要包括了如下功能模块:配置文件加载及解析模块、内部变量访问模块、指令解析模块以及设备驱动模块等。最后本文通过设计一LED控制模型来检验该嵌入式软PLC运行系统的运行效果。


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