设计PLC方案，是否行得通 点击：7880 | 回复：85
发表于：2005-12-23 16:21:00
楼主
几个朋友凑在一起准备开发PLC，目前想采用如下方案，各位提提意见：
（1）ARM7嵌入式系统 + （2）Vxworks + （3）openPCS
其中：（1）ARM7嵌入式系统 ：ARM7 CPU（66MHz）、2M Flash、8M SDRAM、256Byte EEPROM、10M Ethernet、RS232、RS485、RTC
（2）Vxworks：WindRiver 的嵌入式操作系统
（3）openPCS：Infoteam的开发包
本人作为技术开发人员，以前是搞数据通信（华为）的，目前准备成立公司，至力与PLC的开发。
（1）ARM7嵌入式系统 + （2）Vxworks + （3）openPCS
其中：（1）ARM7嵌入式系统 ：ARM7 CPU（66MHz）、2M Flash、8M SDRAM、256Byte EEPROM、10M Ethernet、RS232、RS485、RTC
（2）Vxworks：WindRiver 的嵌入式操作系统
（3）openPCS：Infoteam的开发包
本人作为技术开发人员，以前是搞数据通信（华为）的，目前准备成立公司，至力与PLC的开发。
发表于：2005-12-23 16:52:00
3楼
Infoteam和我们接触很多，软件也还不错，但是价格太高
目前欧洲卖软PLC软件平台的主要有以下几家：
ISAGRAF
3S
KW
Infoteam
其中ISAGRAF进来最早，我在2000年时买过一套做分析，整体来说软件做得很全，但是效率比较低，是软解释型的。
3S目前国内有两家在使用他们的软件，日本也有一些公司在用，整体来说比较专业，我没有使用过，所以不多评论
KW做得很不错，我们开发过评估版，可以编译型和解释型结合。他们德国的老总和总工都过来交流过，很专业，国外许多专业PLC厂商都在用他们的软件。
Infoteam最早是华辉在与我们联系，现在好像是自己搞了一个办事处，他们的软件也不错，可以做编译型。
以上几家都有一个特点就是IEC61131-3的拥护者，软件很好使用，但如果使用他们的软件每年需要给一定的年费或者单套需要数百元的版权费，而且加多一个功能又需要增加开发包，加多一个软件又要加钱，做为国内的PLC厂商花不来。
看您这个方案，那成本一定不低，做中型PLC都很难有竞争力，操作系统加上PLC软件平台都大一千块钱了再加上硬件等，最后成本会很高。如果您有这方面的需要，不仿打个电话给我，我给您一些建议。
0755-26715646
目前欧洲卖软PLC软件平台的主要有以下几家：
ISAGRAF
3S
KW
Infoteam
其中ISAGRAF进来最早，我在2000年时买过一套做分析，整体来说软件做得很全，但是效率比较低，是软解释型的。
3S目前国内有两家在使用他们的软件，日本也有一些公司在用，整体来说比较专业，我没有使用过，所以不多评论
KW做得很不错，我们开发过评估版，可以编译型和解释型结合。他们德国的老总和总工都过来交流过，很专业，国外许多专业PLC厂商都在用他们的软件。
Infoteam最早是华辉在与我们联系，现在好像是自己搞了一个办事处，他们的软件也不错，可以做编译型。
以上几家都有一个特点就是IEC61131-3的拥护者，软件很好使用，但如果使用他们的软件每年需要给一定的年费或者单套需要数百元的版权费，而且加多一个功能又需要增加开发包，加多一个软件又要加钱，做为国内的PLC厂商花不来。
看您这个方案，那成本一定不低，做中型PLC都很难有竞争力，操作系统加上PLC软件平台都大一千块钱了再加上硬件等，最后成本会很高。如果您有这方面的需要，不仿打个电话给我，我给您一些建议。
0755-26715646
发表于：2005-12-25 12:05:00
7楼
谢谢各位指点,硬件成本应该不算高,可以控制在200元左右,不过软件成本偏高,我以前是搞通信的,都是做高端的通信设备,硬件成本几万的,加上各种软件一般买的价格都是几十万.
这个方案VXWORKS暂时不用花钱,如涉及版权问题我们以后可以换成Linux.
openPCS我们现在正在谈,价格是有点高.
我们现在也是在技术积累,如果这个样机做出来,以后想做大型的,加上一片FPGA可以完成很多功能,这一块可以说是我的强项,我们对嵌入式系统软硬件设计,FPGA/CPLD设计是很在行的.
各位有什么建议可以多多交流,共同推动PLC的国产化,在这一领域我们和国外差距太大了.什么时候能和通信领域一样,像华为到处抢Cisco的市场一样,那我们国家就会更强大了.
这个方案VXWORKS暂时不用花钱,如涉及版权问题我们以后可以换成Linux.
openPCS我们现在正在谈,价格是有点高.
我们现在也是在技术积累,如果这个样机做出来,以后想做大型的,加上一片FPGA可以完成很多功能,这一块可以说是我的强项,我们对嵌入式系统软硬件设计,FPGA/CPLD设计是很在行的.
各位有什么建议可以多多交流,共同推动PLC的国产化,在这一领域我们和国外差距太大了.什么时候能和通信领域一样,像华为到处抢Cisco的市场一样,那我们国家就会更强大了.
发表于：2005-12-25 16:26:00
8楼
欢迎您的加入：）
使用商业化的可编程软件平台是比较快的方式，但如果要长期发展最好是自己做软件平台，理由于下：
1、PLC是一种供用户二次开发的产品，面对的行业用户差别很大，也就是说会有许多意想不到的问题和BUG，这时如果没有软件原码，会很难去解决，或者就算解决了也是用很别扭的方式。
我们在2000年以前也买过这些商用的软件平台，简单使用确实很好，功能也全，但是时间一久就会遇到一些内部的BUG，需要软硬件结合才能解决的问题，这时尽管软件供应商可以帮你解决，但，因为定位困难有很多问题不一定能真真解决。
2、工控是一个积累的行业，您去看一看现在有许多电厂用的控制系统还都是7、80年代开发的。一个平台的开发很简单，但是稳定却相当困难，需要很多的人力物力投入，所以您可以发现没有几个工控软件做得很花的，一般都很土，不是做不花，而是花了后又需要很多长时间的测试维护稳定。
3、您提到加FPGA来实现中大型的PLC这一点想法很好，但注意电磁兼容，最好用ACTEL的反熔丝的，因为其它几种基于SRAM的FPGA的在强干扰下，如3000V快速脉冲群的干扰下，会造成FPGA的死锁，我以前也是做通信设备的，这在通信行业一般很难见到这么强的干扰，但在工控业，许多大电机大电感的环境中干扰会大得不可想象，当然一般情况下如果用户严格按要求接线接地不会有问题，但是许多用户不一定懂这么多。
特别是中国的电网是星型拓朴，所以奇次谐波干扰比国外要强很多，这也是为什么西门子的控制器老有人说抗干扰能力差的原因，我有一次和一个德国工控厂商的总工去现场，发现现场的零线上有100多的电压，市电白天是150V晚上是290V，把那个老外吓呆了，一口一个不行，并非要把他们的产品带回去。
所以电磁兼容上一定要多花心思，体系结构一不定，后面再想改就没那么容易了。有机会你可以拆拆三菱的FX2N，早期的和近期产品的区别主要在电路上看就是电磁兼容，加了许多抗干扰的措施，而AB和西门子相对来说要干净一些，这也就是系统硬件体系设计上的问题。
4、一定要走IEC61131-3的路线，不是说一定要指令兼容，而是思想一定要向软件设计靠近，原来的PLC用户多是电工出身，对软件的结构化编程不熟，但是近些年毕业的工程师多多少少都学过C语言之类的，所以对于新的编程思想比较能接受。
许多用户问我，为什么你们不做得和三菱软件一样，指令也一样，说实在的，三菱的指令结构在编译原理上是最容易实现的，但是做复杂一点点的程序都很困难，听说三菱也在开发新的软件，会在里面兼容欧洲风格的IEC61131，其实大家看看他中型的软件就会发现这一点。
5、如果从头开始，那么CPU与扩展之间的接口，建议用串行，当然不是485之类的，而是采用同步串行，这样一方面速度比较快，另一方面电磁兼容和可靠性会问很多，当然如果您是做中型PLC那就不一定需要了，因为中型的PLC对电磁环境的要求反而没有小型的高。
用串行高速接口唯一的缺点是需要开发接口芯片，否则效率会太低。
总之PLC的设计主要是可靠性、可用性、效率、成本四者的折中。有可能您认为最复杂的反而是最简单的，认为最简单的反而是最复杂的。
使用商业化的可编程软件平台是比较快的方式，但如果要长期发展最好是自己做软件平台，理由于下：
1、PLC是一种供用户二次开发的产品，面对的行业用户差别很大，也就是说会有许多意想不到的问题和BUG，这时如果没有软件原码，会很难去解决，或者就算解决了也是用很别扭的方式。
我们在2000年以前也买过这些商用的软件平台，简单使用确实很好，功能也全，但是时间一久就会遇到一些内部的BUG，需要软硬件结合才能解决的问题，这时尽管软件供应商可以帮你解决，但，因为定位困难有很多问题不一定能真真解决。
2、工控是一个积累的行业，您去看一看现在有许多电厂用的控制系统还都是7、80年代开发的。一个平台的开发很简单，但是稳定却相当困难，需要很多的人力物力投入，所以您可以发现没有几个工控软件做得很花的，一般都很土，不是做不花，而是花了后又需要很多长时间的测试维护稳定。
3、您提到加FPGA来实现中大型的PLC这一点想法很好，但注意电磁兼容，最好用ACTEL的反熔丝的，因为其它几种基于SRAM的FPGA的在强干扰下，如3000V快速脉冲群的干扰下，会造成FPGA的死锁，我以前也是做通信设备的，这在通信行业一般很难见到这么强的干扰，但在工控业，许多大电机大电感的环境中干扰会大得不可想象，当然一般情况下如果用户严格按要求接线接地不会有问题，但是许多用户不一定懂这么多。
特别是中国的电网是星型拓朴，所以奇次谐波干扰比国外要强很多，这也是为什么西门子的控制器老有人说抗干扰能力差的原因，我有一次和一个德国工控厂商的总工去现场，发现现场的零线上有100多的电压，市电白天是150V晚上是290V，把那个老外吓呆了，一口一个不行，并非要把他们的产品带回去。
所以电磁兼容上一定要多花心思，体系结构一不定，后面再想改就没那么容易了。有机会你可以拆拆三菱的FX2N，早期的和近期产品的区别主要在电路上看就是电磁兼容，加了许多抗干扰的措施，而AB和西门子相对来说要干净一些，这也就是系统硬件体系设计上的问题。
4、一定要走IEC61131-3的路线，不是说一定要指令兼容，而是思想一定要向软件设计靠近，原来的PLC用户多是电工出身，对软件的结构化编程不熟，但是近些年毕业的工程师多多少少都学过C语言之类的，所以对于新的编程思想比较能接受。
许多用户问我，为什么你们不做得和三菱软件一样，指令也一样，说实在的，三菱的指令结构在编译原理上是最容易实现的，但是做复杂一点点的程序都很困难，听说三菱也在开发新的软件，会在里面兼容欧洲风格的IEC61131，其实大家看看他中型的软件就会发现这一点。
5、如果从头开始，那么CPU与扩展之间的接口，建议用串行，当然不是485之类的，而是采用同步串行，这样一方面速度比较快，另一方面电磁兼容和可靠性会问很多，当然如果您是做中型PLC那就不一定需要了，因为中型的PLC对电磁环境的要求反而没有小型的高。
用串行高速接口唯一的缺点是需要开发接口芯片，否则效率会太低。
总之PLC的设计主要是可靠性、可用性、效率、成本四者的折中。有可能您认为最复杂的反而是最简单的，认为最简单的反而是最复杂的。
发表于：2005-12-25 17:15:00
10楼
再写一下吧
一般软件平台提供两个大的部分一个部分是开发平台，一个部分是运行平台。
其中开发平台主要是供用户快速开发通信驱动、IO驱动、各种保持和维护的程序。
运行平台包括两个部分一个部分是编程软件，也就是上位机软件，一般现在都支持五种语言。另一个部分是下位机的PLC下位机软件，这一部分一般是由开发平台生成出来的，也有此厂商不提供开发平台，那就要用标准的C或C++在厂商的框架程序内编写自己的代码再用C编译器生成二进制文件。这个下位机大多软件提供商都是开放的，会给你原代码，但上位机软件一般都是受控的。
所以有了两个平台后您需要再做的主要是硬件、驱动、通信协议，有些通信协议，如与上位机编程软件的协议都是内带的，但是MODBUS之类现在欧洲比较反感的协议就没有了，最多是PROFIBUS、CAN连LONWORKS和BITBUS都有支持。
一般下位机实际上运行的只有一种指令，这有两种实现方式，有几家用的是ST语言或者LD语言，但还有几家是生成自己的中间代码，也就是说上位机编程软件会将五种语言的程序生成一种自己的中间代码或者一种标准的程序再在下位机运行。
如果采用快速的CPU，做中型PLC，用解释型倒也无可厚非，但如果做小PLC，建议采用编译方式，现在除了ISAGRAF没有编译型外，其它几家大多支持，不过一般有优化级别的选择，编译型的开发平台价格要高很多。也有编译和解释型合在一块的，我猜是接点指令采用编译方式，而功能块采用解释方式，这样可以解决从PLC上载程序的问题，否则就需要一块额外的空间来存一份只供上载的梯型图程序。
不知道这么说大家能不能明白，总之就是您大多的精力都是放在硬件和驱动方面，其它的都由第三方做好了。
我以你们的项目很好奇，因为过去几年有好几家这么走过了，一般产品都出来了，但都没走远，里面的原因比较复杂，如果可能的话还是建议自己做。
一般软件平台提供两个大的部分一个部分是开发平台，一个部分是运行平台。
其中开发平台主要是供用户快速开发通信驱动、IO驱动、各种保持和维护的程序。
运行平台包括两个部分一个部分是编程软件，也就是上位机软件，一般现在都支持五种语言。另一个部分是下位机的PLC下位机软件，这一部分一般是由开发平台生成出来的，也有此厂商不提供开发平台，那就要用标准的C或C++在厂商的框架程序内编写自己的代码再用C编译器生成二进制文件。这个下位机大多软件提供商都是开放的，会给你原代码，但上位机软件一般都是受控的。
所以有了两个平台后您需要再做的主要是硬件、驱动、通信协议，有些通信协议，如与上位机编程软件的协议都是内带的，但是MODBUS之类现在欧洲比较反感的协议就没有了，最多是PROFIBUS、CAN连LONWORKS和BITBUS都有支持。
一般下位机实际上运行的只有一种指令，这有两种实现方式，有几家用的是ST语言或者LD语言，但还有几家是生成自己的中间代码，也就是说上位机编程软件会将五种语言的程序生成一种自己的中间代码或者一种标准的程序再在下位机运行。
如果采用快速的CPU，做中型PLC，用解释型倒也无可厚非，但如果做小PLC，建议采用编译方式，现在除了ISAGRAF没有编译型外，其它几家大多支持，不过一般有优化级别的选择，编译型的开发平台价格要高很多。也有编译和解释型合在一块的，我猜是接点指令采用编译方式，而功能块采用解释方式，这样可以解决从PLC上载程序的问题，否则就需要一块额外的空间来存一份只供上载的梯型图程序。
不知道这么说大家能不能明白，总之就是您大多的精力都是放在硬件和驱动方面，其它的都由第三方做好了。
我以你们的项目很好奇，因为过去几年有好几家这么走过了，一般产品都出来了，但都没走远，里面的原因比较复杂，如果可能的话还是建议自己做。
发表于：2005-12-26 13:25:00
14楼
高速计数主要有三种模式：AB、方向脉冲、上下脉冲，里面还各有N个子类，包括有没有Z线是*4、*2、*1的还是多少等。
用CPLD做，有一个问题是你必然需要你的CPU参与，而且是中断方式的，这样当脉冲高达数百K时你基本上不大可能还有多少时间干别的，当然如果你的CPU相当快那是另一回事。最好用FPGA直接做到里面，我现在在也是在ASIC里面做的，否则速度肯定上不去。
补一句，CPLD就算你用128个宏单元的，也就128个位寄存器，放着价格不说，高速计数的比较寄存器、初始值、上限、下限都是32位的，一路都不大可能放下去。用CPLD除非边上这个CPU是专门只干HSC的还差不多，如果想去干其它的工作就比较困难。海维深以前中型的HSC模块就是用一块CPU+一块CPLD实现的，但因为是专职干这个所以无所谓，可以将比较计数都放CPU里做，CPLD只做整型，也就是将各种不同格式的信号变成一种。
用CPLD做，有一个问题是你必然需要你的CPU参与，而且是中断方式的，这样当脉冲高达数百K时你基本上不大可能还有多少时间干别的，当然如果你的CPU相当快那是另一回事。最好用FPGA直接做到里面，我现在在也是在ASIC里面做的，否则速度肯定上不去。
补一句，CPLD就算你用128个宏单元的，也就128个位寄存器，放着价格不说，高速计数的比较寄存器、初始值、上限、下限都是32位的，一路都不大可能放下去。用CPLD除非边上这个CPU是专门只干HSC的还差不多，如果想去干其它的工作就比较困难。海维深以前中型的HSC模块就是用一块CPU+一块CPLD实现的，但因为是专职干这个所以无所谓，可以将比较计数都放CPU里做，CPLD只做整型，也就是将各种不同格式的信号变成一种。
发表于：2005-12-26 13:40:00
15楼
为什么要用ARM呢，ARM低价的都是为民品开发的，带一堆不实用的USB、以太网MAC、显示等，而用于工业的像ADC公司的ARM都很贵。而且ARM的指令并不适合工业用，其实C164和H8对于工业用来说比较合适，里面有位指令，可以很快捷的取位和位运算。不过最好不要用日本的CPU ：）
工业用的CPU最主要是要干净、稳定，乱七八糟的功能多了后，抗干能力差，你可以找一块三星ARM的板子去做一下快速脉冲群，会很晕的。当然如果您对不需要功能口线可以合理的处理也没什么所谓。
实际上，您现在采用S7-200的结构就是定下来做小PLC了，如果按您现在这种方案，单台的成本一定下不来，加上软件，我猜您未来32点初期的硬成本不低于800块钱（加工费在内）。呵呵呵，输了我请客。当然，如果您不要用一些太差的元件，比方说继电器，NAIS的正牌品含税要6块多，而国产的只要1块钱。包括西门子的那个小开关也不要小看了，正牌货9块钱一只。
另外建议您多买几家的小PL拆一拆，这样更清楚您到底如何做，比方说看一看松下的LG的，这样您就会知道他们的为什么可以卖那么便宜了。
工业用的CPU最主要是要干净、稳定，乱七八糟的功能多了后，抗干能力差，你可以找一块三星ARM的板子去做一下快速脉冲群，会很晕的。当然如果您对不需要功能口线可以合理的处理也没什么所谓。
实际上，您现在采用S7-200的结构就是定下来做小PLC了，如果按您现在这种方案，单台的成本一定下不来，加上软件，我猜您未来32点初期的硬成本不低于800块钱（加工费在内）。呵呵呵，输了我请客。当然，如果您不要用一些太差的元件，比方说继电器，NAIS的正牌品含税要6块多，而国产的只要1块钱。包括西门子的那个小开关也不要小看了，正牌货9块钱一只。
另外建议您多买几家的小PL拆一拆，这样更清楚您到底如何做，比方说看一看松下的LG的，这样您就会知道他们的为什么可以卖那么便宜了。
发表于：2005-12-27 13:55:00
17楼
呵呵呵，我申请做这个版主就是这个想法。
国产PLC要与进口产品的对抗最重要的是客户的认知，和内部的人才积累，只有更多的人做PLC才能使这个行业成长。
我一直认为工控网在技术上的层次相对偏工程，而且大多贴子都是厂商在做广告，尽管我也是厂商，但是我反对这一点。
如果您想先做小的再做大的，就一定要考虚成本，否则不如直接做中大型PLC。
至于您需要知道PLC采用其它家的软件是不是合适，我建议您可以问问台湾巨腾的庄烂皇老总，不知道他上不上国内的工控网．因为他们是目前整个国内使用这种商业化的ＰＬＣ开发平台最成功的一家，其它像研华等都只是玩一玩，或者只是配件．
听庄总说过现在巨腾也正在换软件，好像是放弃了ＩＳＡＧＲＡＦ改用了ＫＷ．
我建议不妨在立项前做一个预研，买一套开放平台硬件，再找软件供应商提供软件，做一个ＤＥＭＯ出来．等基本功能都全了，再来评估如何做或者如何投．否则一棒子下去就没有回头路了，等到您了解到自己的体系有问题时己积重难返了．
国产PLC要与进口产品的对抗最重要的是客户的认知，和内部的人才积累，只有更多的人做PLC才能使这个行业成长。
我一直认为工控网在技术上的层次相对偏工程，而且大多贴子都是厂商在做广告，尽管我也是厂商，但是我反对这一点。
如果您想先做小的再做大的，就一定要考虚成本，否则不如直接做中大型PLC。
至于您需要知道PLC采用其它家的软件是不是合适，我建议您可以问问台湾巨腾的庄烂皇老总，不知道他上不上国内的工控网．因为他们是目前整个国内使用这种商业化的ＰＬＣ开发平台最成功的一家，其它像研华等都只是玩一玩，或者只是配件．
听庄总说过现在巨腾也正在换软件，好像是放弃了ＩＳＡＧＲＡＦ改用了ＫＷ．
我建议不妨在立项前做一个预研，买一套开放平台硬件，再找软件供应商提供软件，做一个ＤＥＭＯ出来．等基本功能都全了，再来评估如何做或者如何投．否则一棒子下去就没有回头路了，等到您了解到自己的体系有问题时己积重难返了．
发表于：2005-12-27 21:36:00
20楼
现在各大FPGA厂商都有自己的软核，像Altera 公司的还是免费的，不过个人感觉用了他的软核后空间占得太多，一般都要5W门以上的空间，如果加上周边的接口逻辑会太紧张，当然如果用20w门以上的FPGA倒应该不是问题，不过价格就下不来了，单这一块就要200块钱左右花不来。
而且毕竟他的CPU不是标准的，软件方面的资源比较少，而且可靠性如何并不清楚。
各FPGA厂商都给过我软核的测试平台，但是不敢用，工控行业一般比较稳重一种元件不在这个行业用上几年是不太敢吃螃蟹的。
Infotem的总工好像叫布兰德博士，是PLC软件方面的专家，他如果来应该可以给你们很好的建议。
如果你们是拿了创新基金，那么对出成果的时间是比较紧的，不妨买一个硬件平台加上一方梯队的软件出一个版本先。这样也可以先让市场走起来，可以在研发上减少投入，另一方面也可以做技术积累。
不知道你们和一方梯队公司谈的是年费还是单套的费用。不过还是建议您不妨也让KW和3S也在你的硬件平台上做一个DEMO，这样好比较，因为毕竟您对他们各家的厂品了解并不多。
以前我们和一些软件商合做过，但不是太如人意，过中原因很复杂，也有可能是隔了太远的原因吧。后来这些年只好全部自己开发了。
而且毕竟他的CPU不是标准的，软件方面的资源比较少，而且可靠性如何并不清楚。
各FPGA厂商都给过我软核的测试平台，但是不敢用，工控行业一般比较稳重一种元件不在这个行业用上几年是不太敢吃螃蟹的。
Infotem的总工好像叫布兰德博士，是PLC软件方面的专家，他如果来应该可以给你们很好的建议。
如果你们是拿了创新基金，那么对出成果的时间是比较紧的，不妨买一个硬件平台加上一方梯队的软件出一个版本先。这样也可以先让市场走起来，可以在研发上减少投入，另一方面也可以做技术积累。
不知道你们和一方梯队公司谈的是年费还是单套的费用。不过还是建议您不妨也让KW和3S也在你的硬件平台上做一个DEMO，这样好比较，因为毕竟您对他们各家的厂品了解并不多。
以前我们和一些软件商合做过，但不是太如人意，过中原因很复杂，也有可能是隔了太远的原因吧。后来这些年只好全部自己开发了。
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