傳統PLC使用時會出現一些問題,如程序死循環、程序跑飛、需要龐大的編譯系統作支持和不能實現精確位置控制等等;而發展到OPENPLC后,這些問題依然存在。為了更好地解決這些問題,本文提出一種全新的可編程控制器現場集成技術,用FPGA來實現PLC的功能,拋棄傳統PLC“程序”的概念,以“硬件線路”來實現控制功能,不論在經濟上還是在性能上都具有更大的優勢。 本課題在對國內外可編程控制器,重點是HardPLC的開發和應用的進展進行概述和分析的基礎上,系統開展了HardPLC組成模塊原理及其仿真模擬的研究。本研究的主要貢獻為: 1.對比分析了CPLD和FPGA的性能特點,闡明了Xilinx公司FPGA芯片結構的兩個創新概念,指出了其優越性能的結構基礎; 2.系統分析了用HardPLC實現控制系統時的一些通用模塊,對每個模塊的工作原理進行了深入的探討,用VHDL語言建立了每個模塊的模型,在此基礎上進行了仿真、綜合,為進一步研究可編程控制器的現場集成奠定了基礎; 3.在仿真綜合的基礎上,用所建立的模型完成了特定邏輯控制系統的控制要求,充分展示了其實際應用的可行性; 4.在分析Xilinx公司SPARTANII系列FPGA芯片配置模式的基礎上,確定了應用于實際的基于CPLD控制的FPGA芯片SlaveParallel配置模式。 本課題研究建立的模型對于開發具有我國自主知識產權的HardPLC組成IP庫具有一定的理論意義;對特定系統的控制實現,充分展示了基于FPGA的可編程控制器現場集成技術可以廣泛應用于工控領域,加大推廣力度和建立更多的IP庫,在許多應用場合可以取代傳統的PLC控制系統,為工控領域提供高可靠、低價格、簡單易操作的解決方案,這將帶來巨大的社會經濟效益;所確定的FPGA芯片配置模式可廣泛應用于對FPGA芯片配置數據的加載,在實踐生產中具有重要的實用價值。
標簽:
FPGA
可編程控制器
集成技術
應用研究
上傳時間:
2013-05-30
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