工业控制中嵌入式技术的实现

龙源期刊网工业控制中嵌入式技术的实现作者：陶少杰来源：《硅谷》2012年第19期摘要：简单介绍嵌入式技术的发展以及计算机技术的变革，论述嵌入式技术的技术优缺点和嵌入式系统的基本概念，探讨嵌入式PLC技术在工业应用中的美好前景。最后着重分析与讨论利用嵌入式技术实现电器工业与PLC控制的有效结合，从而为实现工业控制的自动化与智能化奠定坚实基础。关键词：嵌入式技术；嵌入式系统；嵌入式PLC技术0引言所谓的嵌入式系统在国内的一般定义为：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁减，适应实际应用中对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。从目前的应用情况来看，嵌入式系统可谓无处不在。尤其是在工业控制领域更是大有用武之地。因为从嵌入式系统的特点来说，嵌入式技术系统具有及时响应、并发处理、专用紧凑、技术密集等优点，这对于实现工业的自动化、智能化控制而言，具有无法比拟的优越性。但是嵌入式技术也存在开发困难、技术系统多种多样等不足。所以，如何实现嵌入式技术在工业控制中的实际应用，并且促成技术上的相融合，以及工业控制系统与嵌入式技术系统的有效配合，是我们亟待解决的重大课题。1嵌入式技术的概念及优缺点嵌入式技术是近年来悄然兴起的一项崭新技术，随着嵌入式技术的发展，一大批嵌入式技术产品大量涌现。例如嵌入式控制器的应用可以说是无处不在，嵌入式技术应用于通讯行业、家用电器、汽车行业，彰显了嵌入式技术的技术强大性。从技术特点来说，嵌入式控制器因为体积小、功能强大、可靠性能比较高、使用灵活等诸多优点，而广泛运用到工农业、国防以及科研教育事业等。嵌入式技术系统，即国际电气和电子工程师协会对嵌入式系统的定义：“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。从这个定义中，我们就可以窥见嵌入式技术的优点，即嵌入式技术能够对整个系统进行控制、监视或者对整个操作系统进行辅助控制。因此，嵌入式技术从技术特点来说就可以减轻工作人员的工作量，提高整个工作系统的操作性能，实现智能化、自动化控制。如此说来，嵌入式技术不仅可以自成系统，还能与其他系统一起协同合作，构成一个稳定的、高效的工作系统。从这个意义上来说，我们在进行嵌入式技术的引入时，要考虑到技术上的相容性，为整个系统实现自动控制与智能化调节奠定良好的技术基础。2嵌入式PLC技术在工业中的应用前景龙源期刊网我们知道可编程控制器（ProgrammableController，PC）在早期的时候主要应用于计数、定时以及开关量的逻辑控制，为了与个人计算机（PersonComputer）加以区别，可编程控制器也可缩写为PLC（ProgrammableLogicController）。谈到可编程控制器，我们就应该了解到：这是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。这种控制系统采用了可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作的指令，并且通过数字式或者模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。从这一层意义上来说，我们可以看到PLC技术在工业应用和工业控制中的重要作用。因此，伴随着科学技术的不断革新，一种咱新的嵌入式PLC技术应运而生。这项技术是由深圳凯英智能设备有限公司经过多年的PLC技术应用实践，在不断的生产实践和科学模拟过程中，研发出来的一套很适合工业自动化设备的PLC技术——嵌入式PLC技术。这项技术采用了最近几年应用比较广泛的嵌入式系统的思想，利用嵌入式PLC（ePLC）技术，经过小小的技术变革，在ePLC核心模块上增加了适当的外围电路，从而构成了一套完善的PLC控制系统。采用了嵌入式PLC控制技术后，可以明显的实现智能化控制与自动化控制。在采用了ePLC技术时，可以进行模块扩展，最多可以实现扩展8个模块，每个模块又可以配置160个I/O点或者各种模拟输入和输出。同时在原有的的编程电脑上增加了RS232接口，大大的提高了系统的输出性能和可操作性。3利用嵌入式技术，实现电器（电气）工业与PLC控制技术的有效结合电气控制技术是伴随着科学技术的不断发展、生产工艺的不断提出新的要求而迅速发展的。从最早的手动控制到自动控制，从简单的控制设备发展到复杂的控制系统，从有触点的硬接线控制系统发展到以计算机为中心的存储控制系统。电气控制走过了一条漫长的道路，一直走到了现在实现嵌入式技术与PLC控制技术相结合的智能化控制之路。PLC技术是在继电器——接触器控制和计算机技术的基础上，逐渐发展起来的以微处理器为核心，集微电子技术、自动化技术、计算机技术、通信技术为一体，以工业自动化控制为目的的新型控制装置。这项技术已经在工业、交通运输、农业和商业等领域取得了广泛的应用，成为各行各业中通用型控制产品的骁楚。PLC控制技术系统的优点是，通过电源的信号，直接发送给PLC控制系统，经过PLC系统的智能化优选控制，信号源再通过变频器传递给下一组信号接收装置：空压机，然后空压机的信号反馈回压力变送器，最后由压力变送器将整个系统的运行状况返回给PLC中枢控制系统，从而实现在无人条件下的自动化与智能化调控。从上面这个简单的例子我们可以看出PLC的整个工作流程：首先由传感器、控制器和执行器组成PLC控制系统。PLC通过循环扫描输入端口的状态，执行用户程序来实现控制任务。PLC中枢控制系统中最重要的工作部件在其内部的等效电路。（见图1）龙源期刊网实现电动机全压起动电气控制系统时候，其主电路基本保持不变，而用PLC替代电气控制线路。PLC在控制系统上电后，在系统程序的监控下周而复始地按一定的顺序对系统内部的各种任务进行查询、判断和执行等。图1PLC的工作原理图等效电路PLC上电后，首先对系统进行初始化，包括硬件初始化，I/O模块配置检查、停电保持范围设定及清除内部继电器、复位定时器等。然后进行CPU自我诊断，若一切正常，则进入调控程序。在这个过程中，计算机将全部现场输入信号，如按钮、限位开关、速度继电器的通断状态经PLC的输入接口读入映像寄存器，这一过程称为输入采样，输入采样结束后进入程序执行阶段。PLC在程序执行阶段，若不出现中断或跳转指令，就根据梯形图程序从首地址开始按自上而下、从左往右的顺序进行逐条扫描执行，扫描过程中分别从输入映像寄存器、输出映像寄存器以及辅助继电器中将有关编程元件的状态数据“0”或“1”读出，并根据梯形图规定的逻辑关系执行相应的运算，运算结果写入对应的元件映像寄存器中保存。而需向外输出的信号则存入输出映像寄存器，并由输出锁存器保存。CPU将输出映像寄存器的状态经输出锁存器和PLC的输出接口传送到外部去驱动接触器和指示灯等负载。这时输出锁存器保存的内容要等到下一个扫描周期的输出阶段才会被再次刷新。整个调控系统就在这种周而复始的状态下实现了智能化控制。4结论文章简要介绍了嵌入式技术的技术特点以及嵌入式系统的概念，阐述了嵌入式PLC技术在工业应用中的大好前景，着重讨论了利用嵌入式技术实现电器工业与PLC控制技术的有效结合，从而为实现电器工业的智能化与自动化控制奠定坚实的基础，也为嵌入式技术在其他工业行业中的应用指明可行的路径。参考文献：[1]班建民、付保川等，《基于嵌入式数据库的实时数据采集方法》[M].微计算机信息，2005，10.[2]田霖、李正熙、童朝南，《实时仿真与嵌入式系统》[M].微计算机信，2005，13.