電氣測控系統的改進(jìn)——軟PLC

　　在一些電子部件產(chǎn)品測試時(shí)，早先很多生產(chǎn)廠(chǎng)家都使用繼電接觸控制系統。該系統由分立元件組成，由于線(xiàn)路簡(jiǎn)單，元件控制精度不高，加上抗干擾能力級差控制工程網(wǎng)版權所有，所以運行不夠穩定，誤動(dòng)作頻繁，使產(chǎn)品的測試和分析不準確。
　　隨著(zhù)現代工藝的高精度要求，為了適應市場(chǎng)需求，采用可編程控制器對原繼電電氣控制系統進(jìn)行改造，但由于各PLC廠(chǎng)家硬件模塊和軟件結構絕大多數都是專(zhuān)用的、互不兼容的，系統各模塊間的交互方式、通信機制也各不相同，這使得控制系統相對獨立、彼此封閉。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)競爭的加劇控制工程網(wǎng)版權所有，這種專(zhuān)用體系結構的控制系統越來(lái)越暴露了其固有的缺陷。由于基于PC平臺的軟件PLC無(wú)需專(zhuān)門(mén)的編程器，可充分利用PC機的軟硬件資源，直接采用梯形圖或語(yǔ)言編程，具有良好的人機界面等優(yōu)點(diǎn)，因此逐漸取代了硬件PLC，成為研究的熱點(diǎn)。
　　1 電氣測試系統原理介紹
　　該壽命測試系統能夠利用定時(shí)器控制電子部件產(chǎn)品的動(dòng)作頻率，利用計時(shí)器來(lái)控制動(dòng)作的次數，基本原理如圖1所示。

　　圖1 電氣測試基本原理
　　PLC使用OMRON CQM1H-CPU11 PLC加上擴展模塊，其I/O點(diǎn)數可達26個(gè)，可滿(mǎn)足多路測試，利用控制動(dòng)
　　作RELAY的定時(shí)器和負載反饋RELAY的定時(shí)器時(shí)間差進(jìn)行判斷產(chǎn)品或負載的不良狀態(tài)，并對系統進(jìn)行停機保護，實(shí)驗完成后利用產(chǎn)品或負載在機械和電氣方面的特性對其產(chǎn)品進(jìn)行評價(jià)。
　　其中，遮斷保護、動(dòng)作RELAY和負載反饋RELAY都是用PLC內部高精度定時(shí)器進(jìn)行控制的，其原理都是用低電壓控制高電壓www.cechina.cn，實(shí)現高低壓分離控制工程網(wǎng)版權所有，保證了測試系統的安全性，這里的遮斷保護用的是Fuji ELECTRIC Co.Ltd。JapanSC-13AA型接觸器，耐壓可達600V，單觸點(diǎn)額定電流是32A，動(dòng)作RELAY和負載反饋RELAY(也可以用光電耦合或電流互感器)都是用的OMRON的MY系列繼電器。
　　實(shí)際用DL750 scoper測量發(fā)現這兩種精度都不是很高，誤差往往有8-10ms。
　　實(shí)際中對產(chǎn)品評價(jià)需要很多數據，需要測試很多產(chǎn)品，這樣需要多獨立回路，接線(xiàn)走線(xiàn)困難，而且會(huì )產(chǎn)生寄生電路，所以CONTROL ENGINEERING China版權所有，從PLC產(chǎn)品的兼容性及測試成本考慮，采用目前先進(jìn)的嵌入式軟PLC技術(shù)，可大大縮短實(shí)驗周期并降低成本。
　　2 軟PLC技術(shù)
　　傳統的PLC經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，技術(shù)已經(jīng)非常成熟，以高速度、高穩定性、高性能在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛應用，與此同時(shí)，隨著(zhù)現代計算機技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，在工程方面逐漸表現出其缺點(diǎn)：傳統的PLC廠(chǎng)商壟斷市場(chǎng)，其產(chǎn)品戶(hù)不兼容，缺少明確一致的標準，難以構建開(kāi)放的硬件體系結構;各廠(chǎng)商產(chǎn)品的編程方法差別很大，技術(shù)專(zhuān)有性較強，工作人員培訓時(shí)間長(cháng)，造成PLC的性?xún)r(jià)比增長(cháng)很緩慢。
　　20世紀90年代中期，計算機和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展以及PLC的國際標準IEC61131的制定，產(chǎn)生了軟PLC技術(shù)，所有"軟PLC技術(shù)"，就是用PC作為硬件支撐平臺，利用軟件實(shí)現標準硬件PLC的基本功能，也就是將PLC的控制功能封裝在軟件內，運行于PC的環(huán)境中，以PC為基礎的控制系統，同時(shí)提供了PLC的相同功能，卻具備了PC的各種優(yōu)點(diǎn)。
　　軟PLC技術(shù)一般由開(kāi)發(fā)系統和運行系統兩個(gè)部分組成。開(kāi)發(fā)系統運行在PC平臺上，而運行系統則運行在嵌入式硬件平臺上，一般而言，嵌入式硬件平臺上都要運行某種嵌入式操作系統，比如μC/OS-II、μClinux等。
　　現代開(kāi)發(fā)系統的特點(diǎn)一般都是集成化開(kāi)發(fā)環(huán)境，界面友好，易于使用。軟PLC嵌入式系統是基于IEC61131國際標準的，所以必然要支持其中的幾種語(yǔ)言，系統運行在嵌入式硬件平臺上，負責解釋執行由開(kāi)發(fā)系統編譯、鏈接后產(chǎn)生的目標文件，運行系統一般由運行內核、通信接口和系統管理三大部分組成，其設計和實(shí)現精度很高，它的執行效率將直接影響到系統在現場(chǎng)控制中的反應速度。
　　3 嵌入式平臺的虛擬運行系統
　　運行系統的結構組成如圖2所示。系統管理器的主要任務(wù)是處理不同任務(wù)、協(xié)調程序執行及從I/O映象讀寫(xiě)變量。I/O接口可與本地I/O系統和遠程I/O系統通信。通信接口使運行系統可以與開(kāi)發(fā)系統或其他設備進(jìn)行通信。內核解釋器是運行系統的核心部分www.cechina.cn，負責解釋執行由開(kāi)發(fā)系統編譯完成的PLC應用程序的目標代碼。