标题: 自己动手做一个PLC [打印本页]
作者: 51黑电子论坛 时间: 2015-12-19 19:14
标题: 自己动手做一个PLC
我们自己来做一个PLC(Programmable Logic Controller，即可编程逻辑控制器)怎么样？就像很多计算机专业的同学都自己写过最简单的操作系统一样，作为工控领域的软件人，怎么能不自己动手做个简单的PLC呢？
PLC其实也是经历了很长时间的演变，最早的PLC虽然也是运行在单片机上，但是仅支持指定模块的编程，而下装组态其实是在传输各个点及各个点之间的连接信息，再由PLC根据这些信息在内部进行解析运行。而现在的PLC，大多数都可以被称之为软PLC（也称Soft PLC），即在PC端便已经编译成二进制文件，下载至PLC的过程是拷贝或者烧录程序的过程，这使得PC的高性能得到了更好的发挥，我们今天讨论的PLC便属于软PLC。
如果你想要找我要代码的话，虽然我自己已经尝试着做过一个简单基本的了，但是不得不说一个完整的PLC是相当的庞大和复杂，我自己的仅供我自己学习使用了，没有足够的注释和文档去帮助别人了解，故在这里我可以推荐一个做得还算不错的开源项目（当时我自己尝试的时候也借用了这个项目中不少的组件），这个开源项目叫做beremiz。
首先让我们来考虑一下，我自己要做的PLC需要些什么组件呢？
软件环境- PLC程序IDE，方便开发人员编写和调试程序的人机界面，支持多种语言的开发。可选的开源项目：
- PLCEdit：完全按照IEC61131标准开发，所有五种语言均支持，使用Python开发，故可以做到跨平台。
- Beremiz：一套完整的开源PLC解决方案，不过放在这里主要是因为它不但使用了上面说的PLCEdit，同时还对其进行了增强，使得其增加了重要的在线调试功能。
- SoapBox Snap：使用C#+WPF开发的，仅支持梯形图一种语言，不过却已经支持了在线调试功能，含模拟器。
- 我的解决方案：我使用了Node.js+HTML5开发，仅支持梯形图一种语言，不支持在线调试，使用HTML5方案最大的优势有两点，一是适应未来发展需要，二是类似于家用路由器一样，可以将网页嵌入到设备中，故只要一台能浏览HTML5网页的浏览器便可以配置PLC。
按照工业控制领域常用的IEC61131-3标准来看，工业控制领域程序语言被分为了两大类五种语言，两大类是指图形化编程和代码编程，图形化编程中有Ladder（梯形图），FBD（Function Block Diagram，功能块图）和SFC（Sequential Function Chart，序列功能表），而代码编程有IL（Instruction List，指令集）和ST（Structured Text，结构化文本），具体内容我就不展开了，有需要自行百度百科或维基百科。
- HMI设计器，Human-machine interface，即人机界面，主要用来显示控制过程中的实时数据，并设置一些按键方便操作员快速控制系统。可选方案：
- Beremiz：使用SVG技术开发，样式可扩展性强，但是逻辑扩展性弱。
我的解决方案：使用HTML5技术开发，不但有丰富的开源编辑器可供选用，而且用户可以自行嵌入JS逻辑。
- 编译器，顾名思义，就是将在IDE环境中编写好的程序转换成可以直接运行在单片机上的二进制序列。可选的开源项目：
- mat：最全面的开源编译器，输入符合其标准的定义文件，并可以支持IL和ST两种文本语言。使用纯C开发，大量使用了宏定义，导致我看代码看得挺吃力的。
- Avrian-Jump：一个非常初级的梯形图编辑器，并可以将该梯形图转译成ATMega168的二进制程序，使用js开发，直接在网页上操作。
我的解决方案：我的初版解决方案是使用C#语言通过正则表达式识别代码并转成可供执行的Python代码。后来将正则表达式的方式改为Coco/R，即专门的编译器生成器。
其他必要的类库或驱动，通常情况主要就是IO的驱动，以及通信的协议栈，当然还不能缺少基本的供开发人员调用的类库。很多时候都是内嵌在编译器中，或者提供足够的灵活性让用户自行开发。
硬件环境我的解决方案：使用虚拟机运行Linux模拟，以及使用RaspberryPi这类支持运行Linux和Python的环境。
每一个子项中的解决方案或者开源项目都还会有很多，在这里，我仅列举了我使用过和了解过的，相信你可以轻松的通过google搜索到更多的类似开源组件，所以在这里就不一一列举了。
以上简单的介绍了一下自己设计的PLC系统的基本组成部分，以及一些可选的开源项目和他们的特性。制作PLC并不是一件简单的事情，相信你也无法在看过本文后便轻松的制作出自己那个PLC，不过我希望可以通过本文让你了解到，做一个自己的PLC所需要的部件，以及其实它也并非高不可攀的。
作者: xml9527 时间: 2017-12-31 12:36
想法不错，PLC的核心其实还是单片机
作者: lsc_nj 时间: 2018-1-7 11:11
绝世好帖！
作者: qq282004953 时间: 2018-1-12 15:00
很厉害啊 ，哥哥
作者: xo37 时间: 2018-1-27 21:28
呃 楼主这个帖子，水分好大……
作者: 英尚微电子 时间: 2018-8-24 13:48
有需要灵动微单片机可联系我司
作者: hehe22 时间: 2018-9-10 10:21
厉害厉害， 还是这个论坛的大神比较多
作者: world_all 时间: 2019-8-5 13:56
感觉像广告贴？
作者: zyi 时间: 2019-8-13 09:44
不知道实施了没有？
作者: xiaoyueya007 时间: 2019-8-28 15:45
很厉害啊 绝对高手
作者: jovew 时间: 2020-9-22 08:14
这个没有什么实质内容！内容不能下载！
作者: finaltang 时间: 2021-1-24 17:28
现在几大品牌已经很成熟了
作者: 温柔的郎 时间: 2021-3-31 14:53
就这还有朋友说很厉害，绝对高手啊！！只能说一句，有这种认识的伙计，只对单片机有所了解，而对PLC一概不通。所以才会草草得出这样的结论来。
plc价格很贵，为什么在现在工控行业不被淘汰，不被单片机代替掉，究其原因，plc有几个特点
1 plc在全球乃至全宇宙已经有好几千万甚至好几亿的实际应用量了，各种bug已经被解决完了。
2 plc已经形成了模块化，标准化，从硬件，软件都已经达到了一定的水平了。
3 plc从购买，开发，运行，这个过程非常短，
4 plc系统运行安全，硬件稳定，开发迅速。
plc的这几个方面，是现在哪个单片机都没有达到的，也是plc很贵，但单片机无法代替的原因。
作者: tenme2 时间: 2021-8-8 21:36
你说的都是对的，PLC成本高，且单片机无法很好替代，但实际上我就是利用单片机的程序模准化，可视化，数据管理统一化，用C语言开发，其于KEIL做到了比PLC开发更简单。。。
作者: 1588848 时间: 2022-5-7 23:59
PLC的本质上就是单片机， 但是请注意它是已经成熟无BUG的单片机， 假如你自己用单片机做的PLC也能无BUG，那也就是PLC了
作者: 993387119 时间: 2022-5-8 08:53
PLC主要是为工业控制应用设计，抗干扰能力强。编程使用特定的汇编语言。这些和单片机不同
当然最主要的原因是单片机太便宜，要不上价。利润空间太小，都不愿做。
现在有些私人企业为降低成本，使用订制PLC。其实内部也还是单片机
作者: fj51hei 时间: 2022-5-8 09:12
有什么单片机是没有BUG的，是电子产品就有缺陷 只是相对你的应用致命不致命而已。
作者: fj51hei 时间: 2022-5-8 09:19
其实不管PLC怎么设计，内部还是单片机 或许等级不一样 还是单片机 实际可以说PLC只不过是用料要求高些的控制器而已，但PLC的优势不在于多可靠（当然可靠也是需要的） 而是模块化，一致性好，不需要重复造车 并应用门槛降低 应用时间缩短。
作者: myd0207 时间: 2022-8-26 15:58
有道理，51黑有你更精彩!!!
作者: 新昌小徐 时间: 2022-9-12 09:51
PLC本身就是单片机，不过性能当然比51单片机强多了，单里面的存储容量都是十K以上，单片机才几K。就西门子的S7-200 PLC，有很多的V存储器，可以放心的用，还有支持浮点数运算，单片机要用到浮点数运算，那得STC的32位单片机了。
低档的PLC里面刷了个小型的系统，这样能支持上传下载自控程序，还有PPI通讯，状态灯的显示。自控程序应该都是以语句表的形式加上一些数据块，系统块下载到PLC里去的。PLC系统就是依照语句表程序逐一解释执行。执行前采样，执行后输出。这样往复运行。
再发展，中大型PLC里就有了功能更加强大的系统，如果程序中只作了小部分的更改，你完全可以部分下载，不用大动干戈，把整个程序编译一遍，再下载。同时也支持PLC运行状态下的下载，不影响自控系统的运行。
PLC最大的优点是降低了自控设计人员素质要求，你学个单片机起码是大学水平，PLC初中水平就行了，能编个梯形图。要学好单片机不容易的，又要会数字电路，还要会模拟电路，还要会画电路板，还要会C语言，用KEIL编单片机程序，这能出山都是电子工程师的水平。可用PLC初中没毕业的电工都能编个梯形图。
同样是大学生，做一个自控项目，用PLC搭建，一星期解决，而用单片机起码一个月起。
我们厂有个老师傅，就用单片机做化工厂实验室的自控项目，如控制釜温、调节精馏回流比，还是控制管道压力稳定。萃取过程中对液体颜色的采集，控制蠕动泵流量大小，还有是模拟移动床色谱分离自控系统的开发。等等，还跟电脑进行通讯，用VB做上位机，用于显示控制并历史记录。
老师傅不是研究院的，做了二套模拟移动床系统，他的领导不让他干了，今年我用S7-200做了个模拟移动床的自控系统，建立在人家成熟的硬件和软件基础上，凭我这点水平也完成了，明显降低了人员素质的要求。
我们公司用到单片机的地方，都是安全级别低的场合，如果是化工车间里的自控系统，那是万万不能用。
一个产品，要用上还得各种各样的认证，通过设计验证，还是测验验证，让对方认可，所以PLC不可替代，不要说国产兼容的PLC，如果应用在普通车间，都是够用了，但你把它用在电梯还是矿井安全级别要求高的场所，那是万万不可。
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