《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于編程組態(tài)軟件的二總線圖形建模及調(diào)試研究
電子技術(shù)應(yīng)用
趙奇?zhèn)?，2，劉星辰1，康晉菊1，軒書婷1，郭傳偉1
1.中電智能科技有限公司；2.中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團有限公司第六研究所
摘要： 以太網(wǎng)控制自動化技術(shù)（Ethernet Control Automation Technology，EtherCAT）是當前工業(yè)控制領(lǐng)域的一個重要應(yīng)用技術(shù)?；贓therCAT總線的PLC可以集成控制二總線系統(tǒng)，在實施過程中，用戶為PLC編程時會編寫大量代碼，在異步系統(tǒng)間也會存在消息不同步的問題。為解決上述問題，提出了一種基于編程組態(tài)軟件對二總線設(shè)備組態(tài)建模和圖形化調(diào)試技術(shù)，該技術(shù)包括異步系統(tǒng)間消息同步、二總線協(xié)議轉(zhuǎn)換與解析、二總線拓撲構(gòu)建狀態(tài)機、在線實時調(diào)試功能以及可視化交互界面設(shè)計。
中圖分類號：TP273 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245634
中文引用格式： 趙奇?zhèn)?，劉星辰，康晉菊，等. 基于編程組態(tài)軟件的二總線圖形建模及調(diào)試研究[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2024，50(12)：92-97.
英文引用格式： Zhao Qiwei，Liu Xingchen，Kang Jinju，et al. Research on two-bus graphic modeling and debugging based on programming configuration software[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(12)：92-97.
Research on two-bus graphic modeling and debugging based on programming configuration software
Zhao Qiwei1，2，Liu Xingchen1，Kang Jinju1，Xuan Shuting1，Guo Chuanwei1
1.Intelligence Technology of CEC Co.， Ltd.； 2.The Sixth Research Institute of China Electronics Corporation
Abstract： Ethernet Control Automation Technology (EtherCAT) is an important application technology of industrial control at present. PLC based on EtherCAT bus can integrate control two-bus system. In the implementation procdure, users need write lots of PLC codes, and asynchronous systems will also have the problem for asynchronous message. In order to solve this problem, a configuration modeling and graphical debugging technology of the two-bus device equipment based on logic configuration software is proposed. The technology includes message synchronization function between asynchronous systems, two-bus protocol analysis and state machine establishment, on-line real-time debugging function and visual interactive interface design function points.
Key words : industrial Ethernet technology；programming software；two-bus device；man-machine interaction

引言

在工業(yè)控制領(lǐng)域，工業(yè)以太網(wǎng)[1-2]是可編程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）使用的一種重要主控網(wǎng)絡(luò)。使用諸如EtherCAT的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)控制二總線系統(tǒng)，是消防等行業(yè)中控制系統(tǒng)實施的一種常見技術(shù)[3]。為了實施PLC及EtherCAT總線控制二總線設(shè)備，需要使用PLC相應(yīng)的編程組態(tài)軟件編寫程序并在線遠程調(diào)試二總線系統(tǒng)。

編程組態(tài)軟件[4-5]可以通過TCP/IP協(xié)議棧與PLC通信并下裝其所編譯的程序。PLC作為EtherCAT主站，通過EtherCAT總線與總線上各個EtherCAT從站模塊協(xié)同控制整個控制系統(tǒng)[6-7]。本文將EtherCAT總線中負責處理與外部二總線系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互的EtherCAT從站定義為二總線網(wǎng)關(guān)模塊。

二總線系統(tǒng)具有節(jié)點數(shù)量多、網(wǎng)絡(luò)拓撲復(fù)雜的特點[8]。在消防等應(yīng)用領(lǐng)域，使用PLC通過EtherCAT等工業(yè)以太網(wǎng)控制二總線系統(tǒng)時，需要針對二總線系統(tǒng)因外力破壞或干擾導(dǎo)致的拓撲變化開發(fā)IEC處理程序[9]。編程組態(tài)軟件需要提供一種有效的調(diào)試方法，通過調(diào)試運行在EtherCAT主站模塊中的IEC程序，進而調(diào)試整個具有復(fù)雜拓撲的二總線系統(tǒng)變化過程。

為提高系統(tǒng)設(shè)計調(diào)試效率，本文研究并提出了一種基于編程組態(tài)軟件對二總線設(shè)備組態(tài)建模和圖形化調(diào)試技術(shù)。該技術(shù)的整體實施流程圖如圖1所示。其主要功能如下：

（1）增強人機交互效率，實現(xiàn)將二總線節(jié)點設(shè)備組態(tài)拓撲關(guān)系和二總線設(shè)備運行狀態(tài)可視化展示。

（2）實現(xiàn)EtherCAT總線周期中PDO數(shù)據(jù)與二總線非周期、串行數(shù)據(jù)的交互、應(yīng)答和同步機制。

（3）抽象并設(shè)計能夠滿足二總線調(diào)試所需的通用數(shù)據(jù)幀格式，實現(xiàn)映射PDO的I/O通道變量數(shù)據(jù)與通用數(shù)據(jù)幀格式數(shù)據(jù)之間的解析，并自動化改變二總線拓撲顯示。

（4）對二總線設(shè)備通信數(shù)據(jù)幀的響應(yīng)，避免使用ST語言[10-11]來編寫大量控制邏輯，通過可視化交互界面直接生成數(shù)據(jù)幀內(nèi)容至網(wǎng)關(guān)設(shè)備中。

（5）將二總線節(jié)點設(shè)備的屬性數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)化賦初始值，生成為用戶可編程的節(jié)點變量組。


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作者信息：

趙奇?zhèn)?，2，劉星辰1，康晉菊1，軒書婷1，郭傳偉1

（1.中電智能科技有限公司，北京 102209；

2.中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團有限公司第六研究所，北京 102209）


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