一、嵌入式PLC概念

　　嵌入式PLC是指在特定的控制裝置中實現PLC(Programable Logic Controller)編程語言的解釋、執(zhí)行，使特定裝置在自身專用功能基礎上具有PLC的基本功能。

　　PLC編程語言(又稱梯形圖語言)是一種面向工廠自動化工人師傅的語言，具有簡潔、直觀，面向工藝流程等許多優(yōu)點。PLC編程語言的出現使控制裝置中的硬件管和面向控制流程分離，PLC制造商專注于硬件及硬件管理，工廠自動化人員借助梯形圖語言作二次開發(fā)，使同一種PLC適用于不同的控制系統(tǒng)中，形成了可編程邏輯控制器(PLC)這種概念級產品。

　　但控制產品的設計已發(fā)展到一個追求個性化、差異化設計的階段。常規(guī)PLC無法進入的市場，面臨更多的是個性化、差異化的壓力，如成本控制、特殊功能等。出現了工控機(IPC)、單片機嵌入板與更貼近個性化需求的控制產品。IPC在互連、表達、算法等方面優(yōu)勢明顯，單片機系統(tǒng)在成本控制上更加靈活。IPC由于加載了操作系統(tǒng)(如NT)其實時性、穩(wěn)定性難以滿足連續(xù)控制的苛刻要求。更適合于監(jiān)控，低層通常用PLC;單片機系統(tǒng)將硬件管理和用戶工藝流程控制混在一起，制約了它的標準化，并終失去成本競爭優(yōu)勢。

　　嵌入式PLC正是面向IPC和單片機系統(tǒng)開發(fā)的，它保留了PLC(借助梯形圖語言)硬件管理和工藝控制分離的優(yōu)勢，結合IPC和單片機提供的更個性化、差異化的設計方法，形成一種新的控制器設計理念。當我們在IPC中嵌入PLC的功能時，我們稱之為基于PC　Base的嵌入式PLC，當我們在單片機中嵌入PLC功能時，我們稱它為基于All ON One的嵌入式PLC(片級嵌入PLC)。來特別說明時，嵌入式PLC指片級嵌入式PLC，以下描述以科威公司EASY　V1.00嵌入式PLC為例。

　　二、嵌入式PLC軟件架構

　　1、總體結構

　　EASY　V1.00嵌入式PLC是一種實時性很強的操作系統(tǒng)軟件，總體結構包括三個層面。

　?、偾度胧絇LC內核　它完成實時任務調度，梯形圖語言解釋、執(zhí)行、通訊等基本功能，并提供二次開發(fā)驅動接口;

　?、诙伍_發(fā)程序　通過內核提供的外掛任務，使用內核開發(fā)各種面向具體對象個性化差異化的驅動程序;

　　③終端應用程序　指面向工藝流程控制的梯形圖語言編程;

　　EASY　V1.00總體結構

　　對于二次開發(fā)人員開發(fā)面向個性化對象的驅動程序，必須了解嵌入式PLC內核結構，尤其是驅動接口設計方法，下面分塊介紹內核的各塊功能。

　　2、實時OS

　　面向小型單片機，一般的實時操作系統(tǒng)無法加載，OS/Ⅱ 占用了過多的資源，EASY　V1.00內核根據任務的類別、實時要求、定制了一款專用實時OS，它無文件系統(tǒng)和內存管理兩部分。

　?、儆矊崟r狀態(tài)下的搶占式并發(fā)任務管理

　　EASY　V1.00內核提供2.5ms基準時基，它作為一種不可剝奪的任務循環(huán)執(zhí)行用于各類任務的監(jiān)控管理。

　　對于工控應用中的異步事件采用并發(fā)式任務管理，通過各類中斷搶占任務的掛起、執(zhí)行，每類異步任務執(zhí)行前，在2.5ms任務中注冊，執(zhí)行后注銷，通過2.5ms時基監(jiān)控并發(fā)任務的流量及阻塞狀況并報字到上任務調度。

　　在EASY　V1.00中，存在以下異步任務：

　　*通信數據鏈絡層的字節(jié)流

　　*梯形圖語言中的定時器

　　*二次開發(fā)驅動程序中的實時異步任務

　　并發(fā)任務管理是EASY　V1.00中層的任務管理，達到ms級實時效果，單位時間內(1ms)占用CPU機時峰值為:

　　R

　　T并=∑Niti

　　I=0

　　Ni-1ms內任務的執(zhí)行次數，ti-i任務的執(zhí)行時間。

     EASY　V1.00并發(fā)任務實時數據

　　T片=3-45ms+t4

　　t4為用戶軟中斷任務占用時間和。

　　“掃描周期”指解釋、執(zhí)行所有梯形圖指令并執(zhí)行掃描結束處理所占用的時間，由于這期間有并發(fā)任務產生，“掃描周期”應包括并發(fā)任務占用時間。

　　R

　　并發(fā)任務占用比X=T并/ 1ms = (150ms+ΔT+∑Njtj)/1000ms =15%-100%

　　j=3

　　設用戶梯形圖含X條指令

　　T掃=(X.T片+ΔTend)/X