一种基于OpenPLC的嵌入式PLC控制方法

本发明涉及plc、嵌入式领域，具体为一种基于openplc的嵌入式plc控制方法。

背景技术：

0、技术背景

1、plc是数控技术中非常重要的一个环节，他是具有微处理机的数字电子设备，用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载内存内储存与执行。它具有稳定性高，抗干扰能力强的特点。而嵌入式系统，是以应用为中心，以现代计算机技术为基础，能够根据用户需求(功能、可靠性、成本、体积、功耗、环境等)灵活裁剪软硬件模块的专用计算机系统。它具有生态链完整，兼容性强的特点(cn202210240464.4)。plc和嵌入式它们之间的界线时模糊的，严格来说，可以认为plc是一种嵌入式的具体应用，因为常用的plc控制器主控板也是围绕一块mcu来搭建外围电路。由于嵌入式开发是从头开始的工作方式，所有的结构和思路都是要临时思考的，所以其耗费的时间一般都是非常久的。而plc控制则可以在编程软件的帮助下任意改变其控制内容，许多的东西都是可以直接拿来调用的。所以，当面临一些非常紧急的项目，往往plc是最佳选择。当一个项目涉及到的体量和产量非常大时，考虑到嵌入式的庞大生态系统，这时选择嵌入式就具有非常大的优势了。有时既想要利用plc的拿来即用的高效控制特性，也想要利用嵌入式平台的高开放性和丰富的生态资源，针对这些情景，本发明旨在提供一种嵌入式与plc相结合的控制方法，其plc功能是基于开源软件openplc进行开发的。

技术实现思路

1、针对以上问题，本发明提出了一种基于openplc的嵌入式plc控制方法。此方法基于开源软件openplc进行研究，openplc既提供了plc程序的编辑和编译功能，也提供了一系列嵌入式开发版的接口。所以，此方法借助openplc来实现嵌入式plc控制。实现过程包括：依据控制需求利用openplc的编辑器编写plc程序，将调试好的程序编译下载到开发板中；实现开发板的从设备扩展和io扩展；利用modbus协议，开发多种方式监控plc在嵌入式开发板中的实时运行状态以应对不同场景；为了更直观地观察与控制plc运行转态，此方法还实现了动画实时显示plc的运动过程。

2、本发明至少通过如下技术方案之一实现。

3、一种基于openplc的嵌入式plc控制方法，包括以下步骤：

4、依据控制需求利用openplc编辑器编写plc程序，将调试好的程序编译下载到开发板中；

5、实现开发板的从设备扩展以及io扩展；

6、监控plc的实时运行状态，将plc运行过程通过动画显示。

7、进一步地，采用梯形图语言进行plc编程，将编写好的程序进行调试与仿真后，下载到开发板中。

8、进一步地，开发板利用modbus tcp/ip协议，利用web端实现远程无线下载程序；若开发板无modbus rtu对应的连接口，则基于modbus rtu通信协议通过数据线进行下载。

9、进一步地，基于modbus中定义数字输入、数字输出、模拟输入和模拟输出四种类型，先在openplc编辑器中对各个变量进行编号，随后查阅主开发板和从开发板的生产手册，从中得到各个io口的编号，将这些io口的编号与plc程序中各个变量的编号关联，并设置到openplc编辑器对应的配置文件中，最后按照对应关系连接硬件电路，实现从设备和io的扩展。

10、进一步地，所述多种方法监控plc的实时运行状态，包括：

11、1)利用openplc自带的web网页，实现在web端远程监控plc的运行状态；

12、2)利用pi-modbus协议，实现在linux终端利用相关指令实现对plc的状态监控。

13、进一步地，利用qt编辑器开发上位机界面，在客户端本地界面上实现对plc的状态监控。

14、进一步地，上位机界面包括菜单栏、快捷工具栏、配置栏和监控栏。

15、进一步地，菜单栏包括文件选项、编辑选项、窗口选项、帮助选项；其中文件选项负责配置文件的保存、导入和导出；编辑选项负责个性化编辑设置；窗口选项辅助上位机显示界面的设置；帮助选项提供此上位机的一些使用说明和相关信息获取的渠道；

16、快捷工具栏的选项主要包括菜单栏中含义子选项，子选项包括保存文件、创建新文件、复制、粘贴；

17、配置栏中包括输入选项，包括网关设置、从设备数量选择、波特率选择；

18、监控栏则以表格形式呈现，将需要监控的变量名输入，随机得到该变量的数据类型和运行状态。

19、进一步地，动画显示plc运动过程包括将openplc与开源软件scadabr连接，在openplc与scadabr对接的同时，将上位机与openplc对接，将两边监控的plc运行状态相互比对，便于调试。

20、进一步地，将plc程序中的变量名与开发板io管脚的对应关系以及相关属性配置到openplc中，通过modbus tcp/ip协议使scadabr与openplc连接的同时，scadabr也获取到相应的配置，在这些配置的基础上，根据不同的变量及其属性选择对应的物理动画模型。

21、与现有的控制方法相比，本发明的有益效果为：

22、本发明提供了一套低成本、低门槛的plc+嵌入式的控制方法，在一些中小项目的应用场景下需要同时考虑效率和质量时，使用本发明提供的方法是一个不错的选择。

技术特征：

1.一种基于openplc的嵌入式plc控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于openplc的嵌入式plc控制方法，其特征在于，采用梯形图语言进行plc编程，将编写好的程序进行调试与仿真后，下载到开发板中。

3.根据权利要求1所述的一种基于openplc的嵌入式plc控制方法，其特征在于，开发板利用modbus tcp/ip协议，利用web端实现远程无线下载程序；若开发板无modbus rtu对应的连接口，则基于modbus rtu通信协议通过数据线进行下载。

4.根据权利要求1所述的一种基于openplc的嵌入式plc控制方法，其特征在于，基于modbus中定义数字输入、数字输出、模拟输入和模拟输出四种类型，先在openplc编辑器中对各个变量进行编号，随后查阅主开发板和从开发板的生产手册，从中得到各个io口的编号，将这些io口的编号与plc程序中各个变量的编号关联，并设置到openplc编辑器对应的配置文件中，最后按照对应关系连接硬件电路，实现从设备和io的扩展。

5.根据权利要求1所述的一种基于openplc的嵌入式plc控制方法，其特征在于，采用多种方法监控plc的实时运行状态，包括：

6.根据权利要求5所述的一种基于openplc的嵌入式plc控制方法，其特征在于，利用qt编辑器开发上位机界面，在客户端本地界面上实现对plc的状态监控。

7.根据权利要求6所述的一种基于openplc的嵌入式plc控制方法，其特征在于，上位机界面包括菜单栏、快捷工具栏、配置栏和监控栏。

8.根据权利要求6所述的一种基于openplc的嵌入式plc控制方法，其特征在于，菜单栏包括文件选项、编辑选项、窗口选项、帮助选项；其中文件选项负责配置文件的保存、导入和导出；编辑选项负责个性化编辑设置；窗口选项辅助上位机显示界面的设置；帮助选项提供此上位机的一些使用说明和相关信息获取的渠道；

9.根据权利要求6～8任一项所述的一种基于openplc的嵌入式plc控制方法，其特征在于，动画显示plc运动过程包括将openplc与开源软件scadabr连接，在openplc与scadabr对接的同时，将上位机与openplc对接，将两边监控的plc运行状态相互比对，便于调试。

10.根据权利要求9所述的一种基于openplc的嵌入式plc控制方法，其特征在于，将plc程序中的变量名与开发板io管脚的对应关系以及相关属性配置到openplc中，通过modbustcp/ip协议使scadabr与openplc连接的同时，scadabr也获取到相应的配置，在这些配置的基础上，根据不同的变量及其属性选择对应的物理动画模型。

技术总结本发明公开了一种基于OpenPLC的嵌入式PLC控制方法，利用OpenPLC实现嵌入式PLC控制，具体包括以下几个步骤：在OpenPLC编辑器上编写PLC程序并下载到开发板中；通过Modbus协议实现多种方式实时监控PLC程序运行状态；根据PLC程序，利用开发板和面包板搭建硬件电路；通过Modbus协议实现从设备和IO的扩展；将OpenPLC连接到ScadaBR，实现动画显示PLC运动过程。本发明提供一套低成本、低门槛的PLC+嵌入式的控制方法，在研发初期引入此套控制方法能够很好解决开发成本高的问题，同时能提供很好的扩充性。技术研发人员：肖洋,黄道平,刘少君,李艳,刘乙奇受保护的技术使用者：华南理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18