嵌入式系统中的软PLC实现：基于硬件平台与ARM技术

本文主要探讨了在嵌入式系统/ARM技术中如何实现基于硬件平台的软件PLC方法。嵌入式软PLC利用共享CPU的特性，提高了系统的可靠性和功能扩展性，允许通过嵌入式系统的用户界面进行编辑和显示。 **1. 嵌入式软PLC的总体结构** 嵌入式软PLC与传统的PLC不同，它与嵌入式系统共用同一个处理器，两者之间的通信无需额外的物理连接，这减少了故障点，增强了系统稳定性。同时，通过嵌入式系统的显示器可以实时显示PLC的状态信息，并通过编辑键实现对PLC程序的修改和调试，简化了操作流程。 **1.1 嵌入式软PLC的硬件结构** 硬件层面，外部输入的开关量信号经过光电隔离，接入现场可编程门阵列（FPGA）的输入/输出端口。FPGA通过地址译码处理这些信号，并通过数据地址总线与CPU交互，使得CPU能够读取和设定输入量的状态。这种设计使得硬件结构紧凑，减少了硬件资源的占用。 **1.2 嵌入式软PLC的软件结构** 软件部分，嵌入式软PLC程序主要分为两大部分：一是编辑状态，用于输入和编译PLC程序；二是运行状态，包含实际应用于生产过程的控制逻辑。软件架构通常包括编辑模块、编译模块、执行模块和监控模块，确保从编程到执行的全过程得到有效管理和控制。 **2. 系统关键组成部分的设计与实现** 2.1 梯形图编辑器 梯形图编辑器是编程的关键工具，采用Qt/Embedded开发，具备良好的可移植性和跨平台兼容性。编辑器界面友好，支持梯形图的创建、修改和代码转换等功能。梯形图的内部数据结构设计是其核心，包括单个节点和逻辑块，以实现各种操作。 2.1.1 梯形图的数据结构设计 梯形图的元素如常开触点、常闭触点和逻辑块，都拥有相似的操作需求，如插入、删除和绘图。通过定义和管理这些元素的数据结构，梯形图编辑器能有效地支持编程和编辑任务。 **总结** 嵌入式软PLC的实现结合了嵌入式系统的优势，如资源共享和高集成度，以及PLC的控制功能，通过精心设计的硬件和软件架构，实现了高效、可靠的工业自动化控制。梯形图编辑器作为人机交互的接口，提供了直观的编程环境，而FPGA的运用则优化了信号处理和与CPU的交互。这一方法在现代工业控制系统中具有广泛的应用前景，特别是在需要灵活、小巧且功能强大的自动化解决方案时。