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IOWorks系统升级 - ISAGraf

1 现状

PLC系统过去几十年时间内不断发展,从封闭到逐步开放已经成为客户的迫切需求。特别是现阶段各种硬件软件技术的飞速发展,也为这种更开放的要求带来了机会。

PLC正是基于这种需求的市场产物。通过使用上用硬件平台,集成专业的软PLC中间件,从而使硬件与软件分离,软件与应用分离。这种设技术上是系统开放成为现实。这样,软硬件平台的升级换代相互之间已经没有了传统PLC的紧密耦合关系。松散开放的结构模式使PLC设计门槛有所降低,从而很多有技术背景的公司逐步进入设备制造领域。

                               

2 IOWorks平台

历史上SOFT-PLC有很多家,其中VMIC提供的 IOWorks在冶金、仿真等领域有很强的市场地位。IOWorksVMIC提供的硬件(计算机、IO)无缝结合,在工业自动化行业得到广泛的 应用和验证。在中国的几大钢厂的多个项目改造中也得到了大量应用。

                           

IOWorks有很多优点:

  1. 最早的软PLC之一,行业中有较为广泛的知名度;

  2. 支持VME总线结构,对于大型项目核心系统设计有非常大的帮助;

  3. 61131开发支持,同时可以嵌入C语言模块;

  4. 第三方硬件IO无缝集成;

  5. 较为丰富的模块库;

  6. 项目经验

但是,IOWorks又有很多限制:

  1. 自从VMICGE收购以来没有进行过正规升级;

  2. IOWorks只能与VMICGE)提供的指定单板计算机一起应用,不能用于第三方单板计算机;

  3. IOWorksVME总线中断的支持并不充分;

  4. IOWorks的梯形图编成语言不够丰富;

  5. IOWorks只支持x86结构处理器,不支持POWERPC结构处理器等。

所以现存市场上的IOWorks平台都存在着逐步退出历史舞台的风险,或者升级换代再续青春的希望。评估退出历史重新立项和在现有系统的升级两条途径的风险和成本,系统升级不失为最佳选择途径。

3 系统升级途径

针对目前情况,实现对原有的IOWorks系统进行升级,需要做以下工作:

       中间件升级

       控制器升级

       操作系统升级

       应用模型移植

       系统稳定性验证

3,1 中间件升级

目前市场上IOWorks占有率越来越低,而且由于产品限制/不足也导致了很多既有用户必须考虑IOWorks 系统升级方案。从而保证已有产品或者项目的顺利升级与维护。

现在市场上soft-PLC有很多,例如ISaGRAF就是其中之一。ISaGRAF在世界各地拥有广泛的用户,保护美国的TranSyslnc司、德国和澳大利亚的IQ自动化公司、南韩的UNItop公司、日本的Komatsu公司和CJ Inermational

ISaGRAF由两大部分组成:在PIE等实时现场设备或I/O卡件上运行的“核心软件”和在以太网上运行的工作站软件平台。核心软件适用于各种C编译器,可在16/32位的如68xxx80xx6i960,PPCCPU中,通过VxWorksVRTXVMEexecQNXLynxOSiRMX等操作系统运行;工作站的环境可以是各种MS—Windows系统,WindowsNT/XP/7OS/2等;工作站和核心软件间的连接通信可以采用MODBUS/以太/NetbiosFipProfibusCanbusLonworks等网络结构。工作站上的ISaGRAF软件平台可给过程控制提供编程工具,生成运行代码并进行仿真调试及进行项目的组织和管理等,软件平台包括采用面向对象技术的控制过程数据库、元件库、对数据库的各种处理运算及对控制系统的管理等。

                               

控制过程数据库中存放着具有不同格式而相互连在一起的对象,元件库中存放着具有相同格式而无任何联系的各种对象。元件库中的大量的通用对象方便了用户的编程组态。如构建复杂模型,隐藏复杂模件的内部处理过程,跟踪过程控制与PLC和计算机的发展等。通过采用连续功能图(SFC),功能块图(FBD)等编程语言,ISaGRAF生成独立于硬件(X86/POWERPC)的可执行代码,从工作站平台下装到现场设备后实现对过程设备的监测、控制和管理。

                           

3,2 控制器升级

IOWorks时,用户必须选择基于x86结构的单板处理器。但是很多工业用户要求使用指令执行周期更快,功耗相对较低,产品生命周期更长的产品。而不是仅限于x86系列处理器/控制器。ISaGRAF生成独立于硬件的可执行代码,从工作站平台下装到现场设备后实现对过程设备的监测,控制和管理的特点可以使用户的选择更为宽泛。从而用户在使用ISaGRAF时,既可以使用IOWorks中已经采用的x86控制器,用户也可以根据具体应用更新处理器结构,如PowerPC结构。

针对用户目前的具体项目,推荐使用MVME6100作为升级被选处理器,原因在于:

  1. MVME6100使用G4系列74XX处理器,处理器速度可达1.2Ghz

  2. G4处理器是RISC精简指令结构,单指令执行周期更快;

  3. PowerPC处理器系统一般时钟采用的是十进制计数,比X86结构系统中基于2的指数模式的计数更为精确;

  4. MVME6100是比较成熟的产品,在国内有大量应用,所以产品供应不存在风险;

  5. MVME6100的功耗要低于VME7807,功耗在45~50

  6. MVME6100支持标准的VME64x结构,所以可以把6100直接应用于现有的7807系统。

  7. MVME6100可以运行ISaGRAF目标软件。

所以在系统升级方案中推荐使用MVME6100匹配ISaGRAF的方案。 MVME6100功能图如下图所示:

                               

                                               MVME6100功能模块

3.3 实时操作系统升级

针对操作系统升级,推荐用户使用VxWorks实时操作系统。在IOWorks中只能使用软件确定的VxWorks5.4/5.5版本,而在上面推荐的系统解决方案中用户则可以灵活选怎VxWorks操作系统的版本支持,既可以选用经典的5.4/5.5,也可以选择更新的VxWorks6.6, 6.8.,6.9等。这样根据应用的特殊性来灵活决定使用合适操作系统版本。

3.4 应用模型移植

对于现有的IOWorks环境下的模型软件需要进行移植来兼容ISAGraf平台。在应用模型移植中会有很多的工作量存在。

3.5 系统稳定性验证

系统升级以后在实验室要做充分的验证来保证系统的可靠性和稳定性。由于这种系统已经得到若干客户的轧线应用和认可,所以稳定性、可靠性毋庸置疑。

4 系统升级效果                                                          

下图为推荐综合系统升级设计模型。

                               

根据上述模型更直观体现了升级后系统的特点及与历史系统的不同。系统结构实际效果图如下

                               

系统升级后可以增加如下优越性:

高速/低功耗硬件平台

实时多任务操作系统

多处理器并行处理

柔性应用开发平台

底层开发包全部源代码

功能丰富的开发工具包

丰富的可视化界面设计

减小了封闭/半封闭系统的风险

文章分类: 冶金