一、嵌入式PLC概念 嵌入式PLC是指在特定的控制裝置中實(shí)現(xiàn)PLC（Programable Logic Controller）編程語言的解釋、執(zhí)行，使特定裝置在自身專用功能基礎(chǔ)上具有PLC的基本功能。 PLC編程語言（又稱梯形圖語言）是一種面向工廠自動(dòng)化工人師傅的語言，具有簡(jiǎn)潔、直觀，面向工藝流程等許多優(yōu)點(diǎn)。PLC編程語言的出現(xiàn)使控制裝置中的硬件管和面向控制流程分離，PLC制造商專注于硬件及硬件管理，工廠自動(dòng)化人員借助梯形圖語言作二次開發(fā)，使同一種PLC適用于不同的控制系統(tǒng)中，形成了可編程邏輯控制器（PLC）這種概念級(jí)產(chǎn)品。 但控制產(chǎn)品的設(shè)計(jì)已發(fā)展到一個(gè)追求個(gè)性化、差異化設(shè)計(jì)的階段。常規(guī)PLC無法進(jìn)入的市場(chǎng)，面臨更多的是個(gè)性化、差異化的壓力，如成本控制、特殊功能等。出現(xiàn)了工控機(jī)（IPC）、單片機(jī)嵌入板與更貼近個(gè)性化需求的控制產(chǎn)品。IPC在互連、表達(dá)、算法等方面優(yōu)勢(shì)明顯，單片機(jī)系統(tǒng)在成本控制上更加靈活。IPC由于加載了操作系統(tǒng)（如NT）其實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性難以滿足連續(xù)控制的苛刻要求。更適合于監(jiān)控，低層通常用PLC；單片機(jī)系統(tǒng)將硬件管理和用戶工藝流程控制混在一起，制約了它的標(biāo)準(zhǔn)化，并最終失去成本競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。 嵌入式PLC正是面向IPC和單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的，它保留了PLC（借助梯形圖語言）硬件管理和工藝控制分離的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合IPC和單片機(jī)提供的更個(gè)性化、差異化的設(shè)計(jì)方法，形成一種新的控制器設(shè)計(jì)理念。當(dāng)我們?cè)贗PC中嵌入PLC的功能時(shí)，我們稱之為基于PC　Base的嵌入式PLC，當(dāng)我們?cè)趩纹瑱C(jī)中嵌入PLC功能時(shí)，我們稱它為基于All ON One的嵌入式PLC（片級(jí)嵌入PLC）。來特別說明時(shí)，嵌入式PLC指片級(jí)嵌入式PLC，以下描述以科威公司EASY　V1.00嵌入式PLC為例。 二、嵌入式PLC軟件架構(gòu) 　1、總體結(jié)構(gòu) EASY　V1.00嵌入式PLC是一種實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的操作系統(tǒng)軟件，總體結(jié)構(gòu)包括三個(gè)層面。 ①嵌入式PLC內(nèi)核　它完成實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度，梯形圖語言解釋、執(zhí)行、通訊等基本功能，并提供二次開發(fā)驅(qū)動(dòng)接口； ②二次開發(fā)程序　通過內(nèi)核提供的外掛任務(wù)，使用內(nèi)核開發(fā)各種面向具體對(duì)象個(gè)性化差異化的驅(qū)動(dòng)程序； ③終端應(yīng)用程序　指面向工藝流程控制的梯形圖語言編程； EASY　V1.00總體結(jié)構(gòu) 對(duì)于二次開發(fā)人員開發(fā)面向個(gè)性化對(duì)象的驅(qū)動(dòng)程序，必須了解嵌入式PLC內(nèi)核結(jié)構(gòu)，尤其是驅(qū)動(dòng)接口設(shè)計(jì)方法，下面分塊介紹內(nèi)核的各塊功能。 　2、實(shí)時(shí)OS 面向小型單片機(jī)，一般的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)無法加載，OS/Ⅱ 占用了過多的資源，EASY　V1.00內(nèi)核根據(jù)任務(wù)的類別、實(shí)時(shí)要求、定制了一款專用實(shí)時(shí)OS，它無文件系統(tǒng)和內(nèi)存管理兩部分。 ①硬實(shí)時(shí)狀態(tài)下的搶占式并發(fā)任務(wù)管理 EASY　V1.00內(nèi)核提供2.5ms基準(zhǔn)時(shí)基，它作為一種不可剝奪的任務(wù)循環(huán)執(zhí)行用于各類任務(wù)的監(jiān)控管理。 對(duì)于工控應(yīng)用中的異步事件采用并發(fā)式任務(wù)管理，通過各類中斷搶占任務(wù)的掛起、執(zhí)行，每類異步任務(wù)執(zhí)行前，在2.5ms任務(wù)中注冊(cè)，執(zhí)行后注銷，通過2.5ms時(shí)基監(jiān)控并發(fā)任務(wù)的流量及阻塞狀況并報(bào)字到上一級(jí)任務(wù)調(diào)度。 在EASY　V1.00中，存在以下異步任務(wù)： ＊通信數(shù)據(jù)鏈絡(luò)層的字節(jié)流 ＊梯形圖語言中的定時(shí)器 ＊二次開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序中的實(shí)時(shí)異步任務(wù) 并發(fā)任務(wù)管理是EASY　V1.00中最低層的任務(wù)管理，達(dá)到ms級(jí)實(shí)時(shí)效果，單位時(shí)間內(nèi)（1ms）占用CPU機(jī)時(shí)峰值為: 　　 R T并＝∑Niti 　　　I=0 Ni-1ms內(nèi)任務(wù)的最大執(zhí)行次數(shù)，ti-i任務(wù)的一次執(zhí)行最大時(shí)間。 EASY　V1.00并發(fā)任務(wù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) T并＝10ms+25ms+25ms+50Hs+40Hs+ΔT+∑Njtj 　　　 j=3 R ＝150ms+ΔT+∑Njtj j=3 其中ΔT為驅(qū)動(dòng)異步任務(wù)管理時(shí)，在2.5ms時(shí)基中占用的時(shí)間 R ∑Njtj為驅(qū)動(dòng)異步事件任務(wù)占用的時(shí)間。 j=3 　　　　　　　　 R 系統(tǒng)阻塞條件為ΔT+∑Njtj>1000Hs-150Hs=750ms 　　　　　　　　 j=3 ②軟實(shí)時(shí)狀態(tài)下的時(shí)間片級(jí)間任務(wù)調(diào)度 PLC梯形圖語言以“掃描周期”方式逐條指令解釋執(zhí)行的，2.5ms時(shí)基監(jiān)控最大掃描時(shí)間，在規(guī)定掃描時(shí)間內(nèi)完成各項(xiàng)任務(wù)。 將執(zhí)行一條梯形圖指令及相關(guān)任務(wù)定義為一個(gè)時(shí)間片，所有時(shí)間片總和為“掃描周期”。 EASY　V1.00一個(gè)時(shí)間片調(diào)度的任務(wù)如下： ＊執(zhí)行一條梯形圖語句 ＊查詢通信報(bào)文狀態(tài)及報(bào)文拆裝 ＊查詢梯形圖函數(shù)調(diào)用及運(yùn)行調(diào)用函數(shù) ＊查詢用戶軟實(shí)時(shí)任務(wù)及執(zhí)行用戶任務(wù)（用戶軟中斷） 時(shí)間片輪間占用CPU機(jī)時(shí)峰值為 　　　4 T片＝∑MRTK 　　　k＝1 k為4個(gè)軟實(shí)時(shí)任務(wù)，mk為每個(gè)軟實(shí)時(shí)任務(wù)的子任務(wù)數(shù)，Tr為每個(gè)軟實(shí)時(shí)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間。 T片＝3－45ms+t4 t4為用戶軟中斷任務(wù)占用時(shí)間和。 “掃描周期”指解釋、執(zhí)行所有梯形圖指令并執(zhí)行掃描結(jié)束處理所占用的時(shí)間，由于這期間有并發(fā)任務(wù)產(chǎn)生，“掃描周期”應(yīng)包括并發(fā)任務(wù)占用時(shí)間。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 R 并發(fā)任務(wù)占用比X＝T并/ 1ms ＝ （150ms+ΔT+∑Njtj）/1000ms ＝15%－100% j=3 設(shè)用戶梯形圖含X條指令 T掃＝（X.T片+ΔTend）/X ΔTend為掃描結(jié)束處理占用時(shí)間。（待續(xù)）