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MATLAB平台下的PLC实时控制系统分析

—PLC程序设计
XX:华祥学号:94203109班级:03942
第一章文献综述

1.1组态软件概述

随着现代工业生产技术、工艺过程日趋复杂，生产设备与装置的规模不断扩大，
企业生产自动化程度要求也越来越高，出现了各种工业自动控制系统。早期的工控系
统多是专用的封闭系统，针对不同的生产工艺过程需要编制不同的控制件，工控软件
开发周期长、困难大，工业被控对象稍有变动就必须修改源程序，且很难与外界进行
数据交互，升级和增加功能都受到限制。新型的工业控制系统正以标准的工业计算机
软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统，它具有适应性强、开放性好、
易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、
管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对
现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。
监控层的硬件以工业级的微型计算机和工作站为主，目前更趋向于工业微机;监控层
的软件则是指组态软件。

“组态(Configuration)”的含义是使用软件工具对计算机与软件的各种资源进
行配置，达到让计算机或软件按照预先设置自动执行特定任务、满足使用者要求的目
的。组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它是在工控系统监控层一级
的软件平台和开发环境，是面向监控与数据采集的软件平台工具，具有丰富的设置项
目，使用方式灵活，功能强大。组态软件能以灵活多样的组态方式(而不是编程方式)
提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，其预置的各种软件模块可以非常容易地
实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和工/0设备，与
高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，
进行系统集成。
组态软件有着工业产品和软件产品的共同特点，其最突出的特点是实时多任务。
例如，数据采集与输出、数据处理与算法实现、图形显示与人机对话、实时数据的存
储、检索管理、实时通讯等多个任务要在同一台计算机上同时运行。组态软件的主要
目的，是使使用者在生成适合自己需要的应用系统时，不需要修改软件程序的源代码。
下面是组态软件主要解决的问题：
(1)如何与采集、控制设备间进行数据交换;

.
(2)使来自设备的数据与计算机图形画面的各元素关联起来;
(3)处理数据报警与系统报警;
(4)存储历史数据并支持历史数据的查询;
(5)各类报表的生成和打印输出;
(6)为使用者提供灵活多变的组态工具，可适应不同应用领域要求;
(7)最终生成的应用系统运行稳定可靠;
(8)具有与第三方程序的接口，方便数据共享。
自动化工程设计人员在组态软件中只需填写一些事先设计的表格，再利用图形功
能把被控对象(如反应罐、温度计、锅炉、趋势曲线、报表等)形象地画出来，通过内

部数据把被控对象的属性与I/O设备的实时数据进行逻辑连接。当由组态软件生成的
应用系统投入运行后，与被控对象相连的I/O设备数据发生变化后会直接带动被控对
象的属性发生变化。若要对应用系统进行修改，也十分方便，这就是组态软件的方便
性。从以上可以看出，组态软件具有实时多任务、接口开放、使用灵活、功能多样、
运行可靠的特点。
一般来说，工业过程控制系统的组态有如下一些内容：
(1)控制组态
控制组态是最重要的。控制组态又分为过程控制组态和顺序控制组态。过程控制
组态主要针对连续量。当然，为了构成一个完整的过程控制系统，加入开关量以进行
报警等事件处理也是必要的。顺序控制则主要是针对开关量的控制。
在过程控制中，算法库是很重要的一部分，在建立控制算法库时，将控制软件的

算法和参数分离，并将各控制算法功能块固化在EPROM中，在进行组态时生成一个文
件，该文件与各个算法相对应，并且含有该控制算法执行所必须的参数，这个文件被

装到现场控制站的RAM内存中，因此更改容易，这样，我们就可以将控制算法模块编
成标准形式，并且可以应用于很多应用系统中。在现场控制站中，诸多控制算法模块

通常以一个库文件的形式因化在EPROM中，每个算法的入口和入口参数是己知的，这
样，在执行时，CPU只是顺序地根据下装到RAM中的文件而依次调用各个子程序，返回
参数。根据文件中的内容写回实时数据库中或输出。可见，过程控制组态是利用某种
方法将适当的控制算法模块连接起来完成特定的控制功能。过程控制组态一般在现场
站进行。现场站的软件系统是整个组态软件中极其重要的一部分，一般现场站软件采

用模块化结构设计，分为执行代码部分和数据部分，执行代码固化在EPROM中，而数
据则保留在RAM中，开机时由网络装入。现场控制站的执行代码分为两部分:周期性执

.
行部分和随机执行部