CoDeSys 3.5 官方正式版

 CoDeSys官方版是很容易操作的的PLC編程工具，CoDeSys官方版可以幫助使用者對(duì)各種設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與轉(zhuǎn)換輸出，能夠及時(shí)的發(fā)布各種控制命令。CoDeSys最新版支持IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)IL 、ST、 FBD 、LD、 CFC、 SFC等六種編程語(yǔ)言，并內(nèi)置了強(qiáng)大的系統(tǒng)編輯器和調(diào)試器，擁有實(shí)時(shí)核控制，對(duì)各個(gè)元件的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

軟件功能

      CoDeSys官方版是一種實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，軟 PLC 也不例外。其中的執(zhí)行程序部分對(duì)實(shí)時(shí)性有著很高的要求。如果不能在系統(tǒng)要求的時(shí)間內(nèi)完成 PLC 程序的執(zhí)行，會(huì)影響數(shù)據(jù)的采集和輸出，無(wú)法完成控制任務(wù)。另外，作為工業(yè)控制系統(tǒng)，PLC 系統(tǒng)必須對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的突發(fā)情況作出及時(shí)有效的響應(yīng)，否則可能危機(jī)人身和設(shè)備安全。PLC 工作過(guò)程中，需要對(duì)各個(gè)元件的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，所以 PLC系統(tǒng)運(yùn)行在實(shí)時(shí)平臺(tái)上。

      CoDeSys官方版的實(shí)時(shí)核可以運(yùn)行在各種主流 CPU 上(如 ARM、X86、PowerPC、TriCore 、DSP等)，并支持 Windows XP、Windows CE、Windows XP Embedded、Windows 7、Linux、VxWorks 、QNX 等操作系統(tǒng)中。本節(jié)以 Windows 系統(tǒng)舉例，對(duì)其系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性進(jìn)行詳細(xì)分析。

      1. Windows 實(shí)時(shí)性分析

      由于 Windows本身不是實(shí)時(shí)系統(tǒng)，故不能直接作為軟 PLC 的載體，具體分析如下，

      1) Windows無(wú)法提供高精度的定時(shí)器，故不能保證程序運(yùn)行的實(shí)時(shí)性;

      2) Windows所有線程都是該系統(tǒng)的普通現(xiàn)場(chǎng)橫，不能提供實(shí)時(shí)服務(wù);。

      3) 系統(tǒng)事件存在延遲。;

      4) Windows對(duì)分頁(yè)內(nèi)存的訪問(wèn)時(shí)間不可預(yù)知。

      2. Windows 實(shí)時(shí)性擴(kuò)展技術(shù)

      為了使 Windows 能用于實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，需要解決實(shí)時(shí)性問(wèn)題，目前采用的解決方案主要有兩種：1. 插卡方案(Windows 系統(tǒng)+硬件板卡);2. 實(shí)時(shí)擴(kuò)展方案(Windows 系統(tǒng)+實(shí)時(shí)擴(kuò)展)，CoDeSys 采用的是實(shí)時(shí)擴(kuò)展的方案。通過(guò)軟件的方式對(duì) Windows 進(jìn)行實(shí)時(shí)性能的改造，使其具有實(shí)時(shí)性。系統(tǒng)的實(shí)時(shí)任務(wù)和非實(shí)時(shí)任務(wù)都由軟件完成，硬件板卡只實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的輸入輸出功能，因此只需廉價(jià)的通用的 I/O 板卡，脈沖板卡，大大減少了軟 PLC系統(tǒng)的成本。

      3. Windows 實(shí)時(shí)性問(wèn)題 的解決方案

      CoDeSys RTE 即實(shí)現(xiàn)了這樣的技術(shù)，它對(duì) Windows 的內(nèi)核進(jìn)行了恰當(dāng)了實(shí)時(shí)性改造，使其保證具有微妙級(jí)抖動(dòng)量的確定性，且不需增加其他硬件。最終實(shí)現(xiàn)“硬實(shí)時(shí)”的功能。通過(guò)實(shí)時(shí)核進(jìn)行任務(wù)的管理和調(diào)度，降低了實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和難度，提高了實(shí)時(shí)性和可維護(hù)性，當(dāng)使用 PC實(shí)現(xiàn)軟 PLC 時(shí)，使用 CoDeSys 實(shí)時(shí)核，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 1.9 所示。

      故只要在 PC機(jī)上安裝軟 PLC CoDeSys RTE 軟件，那么根據(jù) PC機(jī)的功能，他就會(huì)變成一臺(tái)先進(jìn)的高性能可編程控制器。PLC CoDeSys RTE 可以運(yùn)行在裝有 Windows NT、Windows2000 或Windows XP/7等操作系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè) PC上。此外，CoDeSys 也能針對(duì)其他非 Windows 操作系統(tǒng)安裝實(shí)時(shí)核，如嵌入式控制器，嵌入式控制器也能進(jìn)行 I/O 擴(kuò)展，現(xiàn)場(chǎng)總線擴(kuò)展等功能，只需要在 CoDeSys 開(kāi)發(fā)平臺(tái)中相應(yīng)設(shè)置即能實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展功能。CoDeSys 實(shí)時(shí)核被預(yù)先安裝在嵌入式控制器內(nèi)，只需要在上位CoDeSys 開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中將事先寫(xiě)完的程序直接下載到設(shè)備中，CoDeSys 就已將用戶代碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制代碼存入嵌入式控制器內(nèi)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。

軟件優(yōu)勢(shì)

      1. 應(yīng)用開(kāi)發(fā)層

      PLC 編程系統(tǒng)，PLC Development System CoDeSys(具有完善的在線編程和離線編程功能)、編譯器及其配件組件、可視化界面編程組件等，同時(shí)供用戶可選的運(yùn)動(dòng)控制模塊可使其功能更加完整和強(qiáng)大。

      IEC61131-3 編輯器。CoDeSys 提供了所有 IEC61131-3 所以定義的五種編程語(yǔ)言：如結(jié)構(gòu)化文本(ST)、順序功能圖(SFC)、功能塊圖(FBD)、梯形圖(LD)和指令表，此外還支持連續(xù)功能圖(CFC)的編程語(yǔ)言。

      編譯器。負(fù)責(zé)將 CoDeSys 中的應(yīng)用程序轉(zhuǎn)換為機(jī)器代碼并且優(yōu)化可編程控制器的性能。當(dāng)用戶輸入了錯(cuò)誤的應(yīng)用程序代碼時(shí)，立刻會(huì)接收到編譯器發(fā)出的語(yǔ)法錯(cuò)誤警告及錯(cuò)誤信息，讓編程人員可以迅速做出相應(yīng)糾正。

      硬件/現(xiàn)場(chǎng)總線配置器。針對(duì)不同制造商的硬件設(shè)備及不同現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議，該部分負(fù)責(zé)在

      CoDeSys 中對(duì)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。

      可視化界面編程。直接在 CoDeSys 中即可實(shí)現(xiàn)可視化編程(人機(jī)界面 HMI)，系統(tǒng)已經(jīng)集成了可視化編輯器。

      運(yùn)動(dòng)控制模塊。運(yùn)動(dòng)控制功能已經(jīng)集成在 CoDeSys 中，形成了 SoftMotion(CNC)軟件包?；?PLCopen 的工具包可以實(shí)現(xiàn)單軸、多軸運(yùn)動(dòng);電子凸輪傳動(dòng);電子齒輪傳動(dòng);復(fù)雜多軸 CNC控制等。

      2. 通信層

      應(yīng)用開(kāi)發(fā)層和設(shè)備層之間的通訊是由 CoDeSys 中的網(wǎng)關(guān)服務(wù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，CoDeSys 網(wǎng)關(guān)服務(wù)器中安裝了 OPC服務(wù)器。

      CoDeSys 網(wǎng)關(guān)服務(wù)器。作用在應(yīng)用開(kāi)發(fā)層和硬件設(shè)備層之間，可以使用 TCP/IP 協(xié)議或通過(guò)CAN等總線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問(wèn)，是 CoDeSys 開(kāi)發(fā)工具包不可分割的一部分。

      CoDeSys OPC 服務(wù)器。對(duì)基于 CoDeSys 進(jìn)行編程的控制器，無(wú)需考慮所使用的硬件 CPU，已經(jīng)集成并實(shí)現(xiàn)了 OPC V2.0 規(guī)范的多客戶端功能，且能同時(shí)訪問(wèn)多個(gè)控制器。

      3. 設(shè)備層

      使用基于 IEC 61131-3 標(biāo)準(zhǔn)的編輯開(kāi)發(fā)工具 CoDeSys 對(duì)一個(gè)硬件設(shè)備進(jìn)行操作前，硬件供應(yīng)商必須要在設(shè)備層預(yù)先安裝 CoDeSys 的實(shí)時(shí)核。

      CoDeSys 實(shí)時(shí)核系統(tǒng)。關(guān)于實(shí)時(shí)核的會(huì)在下節(jié)中會(huì)有詳細(xì)介紹。

      IEC 61131-3 應(yīng)用程序。用戶在開(kāi)發(fā)層寫(xiě)完的程序通過(guò)以太網(wǎng)或串口下載至設(shè)備層中，最終該應(yīng)用程序中的文件已經(jīng)被轉(zhuǎn)為二進(jìn)制存放在目標(biāo)設(shè)備中，根據(jù)用戶設(shè)定的執(zhí)行方式循環(huán)執(zhí)行對(duì)應(yīng)程序。