基于國產(chǎn)SoC和現(xiàn)場總線的冗余熱備軟PLC運行時系統(tǒng)研究.pdf

1、PLC在我國國民經(jīng)濟領(lǐng)域的重要性日益凸顯。只有真正掌握PLC核心技術(shù)，我國智能制造產(chǎn)業(yè)才能形成核心競爭力，裝備制造業(yè)水平才能得到質(zhì)的提升。本文以國產(chǎn)全可編程SoC、國產(chǎn)實時以太網(wǎng)總線NCUC2.0為基礎(chǔ)，研究完全遵循IEC61131-3標準的國產(chǎn)軟PLC運行時系統(tǒng)，按目標應(yīng)用領(lǐng)域不同包含總線型單機系統(tǒng)和冗余雙機熱備系統(tǒng)兩類軟PLC系統(tǒng)。全文主要內(nèi)容如下：
　　研究了總線型單機系統(tǒng)?；趪a(chǎn)NCUC2.0總線構(gòu)建了軟PLC運行時系統(tǒng)

2、的總線應(yīng)用層：分析了NCUC2.0中的通道訪問、分布時鐘同步等可靠性保障技術(shù)；提出并實現(xiàn)了基于NCUC2.0鏈路的應(yīng)用層CoN技術(shù)方案；提出了一種主站和從站的對象字典自動配置方法，實現(xiàn)了混合可重構(gòu)從站的自動高效配置。基于國產(chǎn)全可編程SoC實現(xiàn)了軟PLC單機運行時系統(tǒng)：采用現(xiàn)場總線通訊的主從站結(jié)構(gòu)，在主站和從站上分別實現(xiàn)了CANopen應(yīng)用層；主站實現(xiàn)了Modbus協(xié)議與界面監(jiān)控軟件的通信；從站通過FPGA實現(xiàn)了I/O和電機控制。該單機系

3、統(tǒng)已實現(xiàn)產(chǎn)品化并獲得工程應(yīng)用。
　　研究了冗余雙機系統(tǒng)。分析對比了常見的冗余方式和雙機同步方法，提出了基于任務(wù)調(diào)度的雙機熱備方案；提出并采用了基于時間自動機理論的形式化仿真工具UPPAAL對總體方案正確性進行了驗證；設(shè)計了基于國產(chǎn)全可編程SoC的冗余系統(tǒng)架構(gòu)：在ARM上設(shè)計了互相隔離的主邏輯和備份任務(wù)，在備份任務(wù)中實現(xiàn)了透明的錯誤檢測、現(xiàn)場保存和狀態(tài)同步；在FPGA上實現(xiàn)了狀態(tài)同步、過程數(shù)據(jù)緩存、CAN和以太網(wǎng)鏈路控制等；最后通過