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2.1軟PLC系統(tǒng)運行平臺的選擇

2. 1.1控制方案選擇

軟PLC是運行在計算機上的應用軟件，需要硬件平臺和操作系統(tǒng)的支持。 根據(jù)當前軟PLC系統(tǒng)運行硬件平臺的不同，有以下三種控制方案^[3Q]:

(1)基于傳統(tǒng)PLC的控制方案。

該方案以傳統(tǒng)PLC硬件為運行平臺，將廠商開發(fā)的軟PLC運行系統(tǒng)固化在 硬件上，通過RS232串口及通訊協(xié)議下載開發(fā)系統(tǒng)中的用戶PLC程序，在傳統(tǒng) PLC硬件上運行后將控制信號輸出。此方案保留了傳統(tǒng)PLC的硬實時性。

基于嵌入式控制器的控制方案。

(3)基于通用PC的控制方案。

該方案采用Windows NT、RTLinux等操作系統(tǒng)作為軟件運行平臺，軟PLC的開發(fā)系統(tǒng)和運行系統(tǒng)可獨立運行在同一臺計算機系統(tǒng)上，軟PLC運行系統(tǒng)利 用通用I/O板卡或現(xiàn)場總線對外部設備進行控制，易于實現(xiàn)工業(yè)的網(wǎng)絡化控制。

基于PC的軟PLC控制方案能夠充分利用PC機的高性能處理器進行大量復 雜數(shù)據(jù)的計算、具有開放的控制體系和豐富的軟、硬件資源，易于維護、性價比 高等優(yōu)點，適合開放式數(shù)控系統(tǒng)模塊化、標準化、。而方案一和方案二的軟PLC 運行系統(tǒng)只能在特定的硬件環(huán)境中運行，并未實現(xiàn)真正意義上的開放，無法進行 升級，通用性較差。因此，本文選用基于PC的控制方案設計軟PLC控制系統(tǒng)

2. 1.2實時操作系統(tǒng)的選擇

數(shù)控系統(tǒng)中的軌跡插補模塊是根據(jù)進給軸的位置信息進行插補運算，它需控 制系統(tǒng)在定時點調(diào)度插補功能來保證精確的插補周期，對操作系統(tǒng)的實時性要求 很高。同樣軟PLC系統(tǒng)也必須具備一定的實時控制能力才足以完成對機床急停 信號、超程等信號的處理，雖然軟PLC本身并不具備實時性，但它的實時控制 功能可依靠操作系統(tǒng)的實時性來保證，因此選擇一個開放的且適合的實時操作系 統(tǒng)尤為重要，常用的有以下幾種實時操作系統(tǒng)：

基于Windows的實時擴展操作系統(tǒng) Windows是一個窗口式的多任務操作系統(tǒng)，有利于人機界面的開發(fā)和多任務 的并行處理，雖然它不是實時操作系統(tǒng)，但通過改造系統(tǒng)內(nèi)核可使位于Ring3層 (低特權級）的應用程序躍至RingO層（高特權級）直接訪問CPU和PC機的硬件，從而實現(xiàn)Windows操作系統(tǒng)的實時性控制^[31]。具體改造方法如下： 一種是直接對Windows系統(tǒng)內(nèi)核進行改造，這是利用RTX或Intime等實時軟件 向Windows系統(tǒng)內(nèi)核增加實時補丁程序來直接訪問PC硬件設備。另一種是從系 統(tǒng)外部對Windows進行實時擴展。例如：利用某些軟件工具對計算機定時器、 時鐘芯片、中斷控制器等PC硬件進行直接操作，從而實現(xiàn)PC數(shù)控系統(tǒng)所需的 實時控制功能。圖2.4為基于RTX的Windows實時擴展操作系統(tǒng)的基本結構。

(2 )基于RTLinux的實時操作系統(tǒng)

Linux是一個支持多任務，具有開放的源代碼和可向系統(tǒng)內(nèi)核動態(tài)添加模塊 的操作系統(tǒng)。美國新墨西哥工學院通過改造Linux，開發(fā)出了 RTLinux實時操作 系統(tǒng)。RTLinux建立一個新的實時內(nèi)核來控制PC機的硬件，實現(xiàn)搶先式優(yōu)先級 的調(diào)度，其基本結構如圖2.5所示。由于實時內(nèi)核可*搶占Linux的任務，所 以RTLinux的響應速度特別快。即使在PC386機器上其中斷響應不會超過15@ (微秒），因此RTLinux能很好地滿足PC數(shù)控系統(tǒng)對實時性的要求。

基于嵌入式的實時操作系統(tǒng)

RTOS(Real Time Operating System,嵌入式實時操作系統(tǒng))的軟件代碼小；軟、 硬件可裁剪；具有良好的可靠性和穩(wěn)定性，被應用于工業(yè)和軍事中對系統(tǒng)響應要 求較高的設備。但RTOS是一種的計算機系統(tǒng)，它不具備開放性這一特點， 應用范圍有限。典型的RTOS產(chǎn)品如：WindRiver System公司的VxWorks、 pC/OS-II 以及 RTXC 等等。

基于DOS的實時操作系統(tǒng)

DOS操作系統(tǒng)小巧靈活、穩(wěn)定性好、可直接訪問設備硬件層，被廣泛應用 在工業(yè)控制領域。雖然DOS是非實時單任務操作系統(tǒng)，但利用DOS運行在CPU 實模式下，通過改寫PC中8259、實時時鐘等可編程芯片或著硬件邏輯的控制字 以及內(nèi)存中斷矢量，可使數(shù)控系統(tǒng)軟件能夠運行和調(diào)度中斷服務程序，進而實現(xiàn) PC數(shù)控系統(tǒng)的實時任務以中斷方式優(yōu)先運行，非實時任務以循環(huán)方式后臺運行。

綜上所述，基于RTLinux開發(fā)的實時控制軟件具有很好的開放性，但軟件構 架沒有一個統(tǒng)一標準，不能支持多數(shù)的硬件系統(tǒng)；基于嵌入式的實時操作系統(tǒng)是 一種的計算機控制系統(tǒng)，開發(fā)出的用戶程序可移植性較差，不適合全軟件數(shù) 控系統(tǒng)的發(fā)展；基于DOS的實時操作系統(tǒng)功能比較簡單，系統(tǒng)的靈活性較差， 不能充分發(fā)揮PC機的軟硬件資源；而Windows操作系統(tǒng)不僅具有開放的體系結 構、良好的系統(tǒng)穩(wěn)定性和較高的*，還提供了大量的Win32 API函數(shù)供 軟件開發(fā)者使用。因此本文選用WindowsXP+RTX5.0實時擴展作為軟PLC控制 系統(tǒng)的軟件開發(fā)和運行平臺。

本文采摘自“五軸數(shù)控加工中心軟PLC控制系統(tǒng)的研究”，因為編輯困難導致有些函數(shù)、表格、圖片、內(nèi)容無法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡中查找相關文章！本文由伯特利數(shù)控整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡僅供學習參考，轉載請注明！