一种在FPGA平台实现PLC控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种在FPGA平台实现PLC控制装置，将IEC-61131-3标准应用在了FPGA-PLC上，克服了传统PLC的封闭性和兼容性差等缺点，有利于打破高端PLC厂家垄断局面；还利用FPGA并行执行的特性，使得FPGA-PLC能并行执行PLC进程，大幅提升了PLC的实时性，FPGA的处理是纯硬件的实现过程，使得FPGA-PLC系统具有很高的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微处理器控制
，具体是一种在FPGA平台实现PLC控制装置。
技术介绍
可编程逻辑控制器PLC(ProgrammableLogicController)已被广泛应用于制造系统多年，传统硬PLC经过几十年的发展，已经成为一项成熟技术，它以其高速度、高性能、高可靠性在工业控制领域得到了广泛的应用。但是，传统硬PLC有很大的缺点：生产厂商之间的产品相互不兼容,缺少明确一致的标准,难以构建开放的硬件体系结构；各厂商产品的编程方法差别很大,技术专有性较强,工作人员必须经过较长时间的专业培训才能掌握某一种产品的编程方法；传统PLC的生产被几家厂商所垄断,导致PLC价格昂贵。为了改善传统硬PLC的缺点软PLC诞生了，软PLC是基于IPC或EPC的开放结构的控制系统。它具有硬PLC的功能、开放的体系结构、遵循国际工业标准和事实上的工业标准(如IEC61131-3标准和IEC61491标准)、能充分利用PC机的资源、更强的数据处理能力、友好的人机界面等特点。软PLC利用软件技术可将标准的工业PC转换成全功能的PLC过程控制器。软PLC可综合计算机和PLC的开关量控制、模拟量控制、数学运算、数值处理、通信网络等功能，通过一个多任务控制内核，可提供强大的指令集、准确的扫描周期、可靠的操作和连接各种I/O系统及网络的开放式结构。软PLC提供与硬PLC同样的功能，同时具备了PC环境的各种优点，软PLC相对传统PLC具有很多优势。但是，软PLC有一个致命的缺点：软PLC是一种用软件模拟实现传统硬件PLC控制功能的控制装置，这导致软PLC的实时性大不如传统硬PLC，在很多高速工业控制领域，软PLC无法满足实时性要求。
技术实现思路
针对现有技术的缺点，本专利技术提供一种在FPGA平台实现PLC控制装置，利用FPGA可以并行执行程序的特性，使得FPGA-PLC可以串行和并行混合执行PLC程序以大幅提高PLC的实时性。实现本专利技术目的的技术方案是：一种在FPGA平台实现PLC控制的方法，包括如下步骤：1)生成PLC梯形图；2)生成IEC61131-3标准的结构化文本文件；3)确定PLC每行结构化文本中的逻辑依赖关系；分析步骤2得到的结构化文本文件，得到PLC逻辑间的依赖关系；4)建立FPGA进程的并发扫描模型；由步骤3产生的依赖关系得到FPGA进程的并发扫描模型；5)实现结构化文本到FPGA转换；根据步骤4的并发扫描模型实现结构化文本到FPGA转换；6)综合生成FPGA固件；使用FPGA工具集将步骤5)中联合用FPGA模块实现的IEC61131-3基本功能模块库进行综合生成FPGA固件。步骤3)中依赖关系的定义：如果B(逻辑算术表达式)的输入参数包含A(逻辑算术表达式)的输出参数，那么B依赖于A，即A的输出会影响B的输出。扫描结构化文本文件中所有逻辑算术表达式语句就可得到逻辑算术表达式间的依赖关系，即PLC逻辑间的依赖关系：Y1＝X1ORX2(1)Y2＝Y1ANDX3(2)Y3＝X2ORY2ORX4(3)式中：(1)(2)(3)是抽象出来的3行结构化文本逻辑算术表达式，(1)(2)(3)的‘＝’左边Y1、Y2、Y3表示的是输出变量，‘＝’右边X1、X2、Y1、X3、X2、Y2、X4表示的是输入变量，OR逻辑或运算符、AND是逻辑与运算符；每次提取结构化文本文件中的一行逻辑算术表达式的输入和输出变量，每提取一行逻辑算术表达式的输入和输出变量，就给新的输入和输出变量分配一个初始值为1的计数器，通过该计数器的数值大小,来确定结构化文本中的不同逻辑算术表达式之间的依赖关系,第一次提取式(1)的输入变量是：X1、X2，输出变量是：Y1。因为每行逻辑算术表达式的输入变量只用一次，而输出变量每次都要用，所以将Y1放到关键词集合(关键词集合就是逻辑算术表达式的输出变量的集合，后面统一称作关键词)中保存起来，刚开始关键词集合为空，初始化:Y1_Count＝1,X1_Count＝1,X2_Count＝1,这三个关键词计数器值，就可以计算当前行逻辑算术表达式ID(逻辑算术表达式的编号值)的值，下面给出下面ID的计算公式：ID＝Yx_Count＝MAX{X1_Count,...,Xn_Count本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在FPGA平台实现PLC控制装置，其特征在于，包括输出部分、芯片部分、输入部分、端口部分和串口部分；芯片部分与输出部分、输入部分、端口部分和串口部分分别连接。

【技术特征摘要】
1.一种在FPGA平台实现PLC控制装置，其特征在于，包括输出部分、芯片部分、输入部分、端口部分和串口部分；
芯片部分与输出部分、输入部分、端口部分和串口部分分别连接。
2.根据权利要求1所述的在FPGA平台实现PLC控制装置，其特征在于，输出部分包括输出端口、继电器隔离电路、输出光耦合隔离电路，输出端口、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彤，陈凡，曹鹏，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：新型
国别省市：广西;45