基于組態(tài)與PLC控制的實時操作系統研究.pdf

1、PLC(可編程控制器)與DCS(集散控制系統)是工業(yè)控制的兩大重要支柱。隨著計算機技術的不斷發(fā)展和工業(yè)控制要求的不斷提高，純粹的PLC控制和DCS控制漸漸滿足不了工業(yè)現代化的要求，于是涌現出新型的PLC控制系統和新型的DCS控制系統。新型的PLC控制系統具有簡單的DCS控制功能，同樣，新型的DCS控制系統也具有簡單的PLC控制功能，兩者呈現出交叉的發(fā)展趨勢。因此，研究一種具有高性能、高質量的PLC與DCS協同控制工業(yè)現場的嵌入式計算機產

2、品，對PLC技術與DCS技術的發(fā)展具有重要的意義和使用價值。
　　 本文通過對組態(tài)(組態(tài)屬于DCS的一部分)與PLC控制系統進行深入分析與研究，針對組態(tài)任務和PLC控制任務的特點，為此量身定制了一款嵌入式實時專用操作系統(簡稱CASS-RTOS)。通過CASS-RTOS對組態(tài)任務與PLC控制任務進行調度管理，能很好地處理組態(tài)任務與PLC任務的協同工作，并將研究成果應用于實際項目。論文的主要工作及研究成果可概括如下：
　　

3、 (1)在深入分析和研究DCS與PLC控制的特點及其發(fā)展的基礎上，提出一種基于操作系統的內嵌組態(tài)控制算法的PLC控制系統的實現方法。
　　 (2)分析和研究了嵌入式操作系統的現狀及其發(fā)展，討論了幾款流行嵌入式操作系統的優(yōu)缺點，提出了一款支持組態(tài)與PLC控制的嵌入式實時專用操作系統。
　　 (3)針對組態(tài)與PLC控制系統應用對象的特征，討論了CASS-RTOS的內核結構，提出了CASS-RTOS的體系結構和設計目標。

4、>　　 (4)在分析和研究內存管理策略及其模型的基礎上，提出了CASS-RTOS的內存管理方案。
　　 (5)分析了進程、線程與任務的概念及其特征，討論了中斷處理過程和中斷處理方法，研究了任務同步與互斥的常用處理方法，提出了CASS-RTOS任務同步處理方案。
　　 (6)深入分析與討論了CASS-RTOS的任務調度策略。首先分析了幾種常用的任務調度策略，然后根據應用對象的特點，引出了CASS-RTOS的任務調度策略，

5、即通過建立任務模型，基于雙層裁剪技術，將系統任務裁剪分類，并開辟相應優(yōu)先級線程進行調度管理，提出一種利用小線程實現微內核任務調度的方法。
　　 (7)基于CASS-RTOS的設計思想，實現了一款基于組態(tài)與PLC控制的嵌入式實時專用操作系統，并討論了其應用領域和移植方法。
　　 為了對CASS-RTOS的功能和性能進行測試，在Cortex M3處理器上設計和實現了一款PLC內嵌組態(tài)算法生成平臺，并設計了一個實驗。實驗利用P

6、LC的快速邏輯任務和慢速邏輯任務，以及組態(tài)控制任務對四路同步電機進行控制，考察CASS-RTOS的功能實現情況。實驗結果表明，CASS-RTOS內核具有較強的可移植性、體積小、穩(wěn)定性高、實時性強。
　　 目前許多嵌入式操作系統已經非常完善，與它們相比，CASS-RTOS僅實現了操作系統的基本功能，在完善各項功能方面都還需要進一步的分析、研究和調試。如何進一步結合工業(yè)控制的要求，開發(fā)一個更為成熟的產品，則需要做更多、更深入的研究。