基于FPGA的嵌入式PLC系统的设计与实现

来源 :桂林电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a200638012
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随着可编程逻辑器件的不断发展,PLC早已成为当今工业自动化领域中十分重要的控制装置,其性能的好坏体现了工业自动化的程度。由于PLC程序体量的不断增加,以流水线形式运行程序的现行PLC无法避免扫描时间增加、运行速度下降等缺点,难以适应对性能要求很高的工业自动化领域。因此在《“十二五”国家科技计划先进制造科技领域2013年度备选项目征集指南》中把高性能PLC的研究及普及加入了其中,使更多的研究人员投入到高性能PLC的研究中。针对上述问题,本文设计了一种基于FPGA平台的高性能PLC系统实现方案。主要工作内容如下:  1.根据传统的PLC系统的基本结构和工作原理,提出了基于FPGA平台的高性能PLC系统的总体实现方案。重点实现了基于FPGA的PLC循环扫描机制。  2.设计了PLC上位机编译系统。主要由编辑、编译模块组成。编辑模块采用的是开源软件Beremiz。重点实现了编译模块,开发了IEC_TO_FPGA编译软件。该编译软件能够将IEC61131-3标准的结构化文本语言编译成Verilog HDL语言。  3.设计了PLC下位机运行系统的功能指令库。重点使用硬件描述语言Verilog HDL对PLC系统的主要功能(如定时器、计数器、浮点计算器、脉冲发生器、边沿触发器等)进行了设计。  4.对PLC系统的通信模块进行了设计。采用实时工业以太网进行通信,重点使用Verilog HDL语言实现了以太网控制器的功能。  论文最后通过实验开发板及仿真软件验证了整个FPGA-PLC系统的可行性。根据实验结果,本文设计的FPGA-PLC系统不仅具有PLC的基本功能,而且实时性好。
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