常用工业控制器的开发,通常有2种方式:
一种是采用通用处理器,并进行芯片底层嵌入式开发和上位机软件的开发,这种方式我们称之为“工业控制器开发模式1.0”。
工业控制器开发模式1.0
采用这种方式需要投入巨大的人力和时间,而且对工程师的要求也很高。需要有一定的行业积累。
另一种是在通用处理器的基础上,直接购买软PLC的方案(如CodeSys等软件),这种方式我们称之为“工业控制器开发模式2.0”。
工业控制器开发模式2.0
采用这种方式,能够省去软件开发的投入,可以快速搭建起一套控制器产品。但是软件开发工具的费用较高,而且还需要有每套产品的授权费用。
中控微电子提出的“工业控制器开发模式3.0”,提供了一种更加便捷的方式,基于中控微电子自研的CMC工业控制芯片,再基于ConfCMC芯片配置软件和ConfDes编程组态软件,就能快速打造一款用户自定义的控制器。
工业控制器开发模式3.0
该方案不需要大量的人力财力投入到软件和嵌入式的开发,也不需要高昂的授权费用,只需要一颗CMC工业控制芯片的费用,就能开始打造属于自己的控制器。同时中控微还提供了PLC和运动控制器常用电路的原理图设计方案和PCB设计方案,为用户提供了设计参考,加快开发进程。
一、系统特点
这套“工业控制器开发模式3.0”平台,我们称之为ConfSys(Config CMC System)。ConfSys由三层架构组成,如下图所示:
ConfSys架构图
开发应用层包括面向设备开发商的芯片配置软件ConfCMC软件和面向实施人员的编程组态软件ConfDes软件。设备开发商在ConfCMC软件上,可以在选配界面上自由地选择需要控制器提供的控制功能和通讯功能,并进行必要的驱动程序和扩展功能定义,即快速完成控制器的定制开发;
开发完成的控制器自动生成设备描述文件,可以由ConfDes软件识别并提供适配该设备的用户操作界面。ConfDes软件上提供了完整的面向IEC61131-3和运动控制的编辑、编译和调试环境,可由最终用户进行控制方案的编程和组态。
最终用户还可以使用SCADA、触控屏等第三方应用对控制方案进行查看和操作。
通讯层提供了CMC开发软件与CMC设备之间、以及CMC设备与其它设备之间的数据通讯服务。通过CMC-OPC服务器软件,可以支持SCADA等第三方软件;通过CANopen/Modbus/EPA等工业通讯服务接口,可方便地连接其它工控设备;通过MQTT等服务接口,可快速地接入云平台。
设备开发商以CMC芯片为核心进行必要的硬件电路设计,并通过ConfCMC软件即可开发实现定制化的控制器设备。该设备集成了CMC-Runtime运行时软件,用户可以在该设备上运行IEC61131-3的逻辑控制、运动控制和电机控制应用,以及网络和安全等应用。
二、系统优势
ConfSys是基于片上控制系统即CMC芯片和IEC61131-3国际编程标准的、面向工业物联网应用的智能控制器快速开发平台。ConfSys快速开发平台的独特优势是用户使用此单一工具套件就可以实现一个完整的工业自动化解决方案。即在ConfSys平台下可以实现:逻辑控制(PLC)、运动控制(Motion Control)、电机控制(Motor Control)、进程监控和安全控制,以及项目开发与工程协同管理等多个目标和需求。
符合IEC61131-3国际标准(即提供五PLC编程语言)和JB/T3208标准(即数控机床G代码)。另一方面,ConfSys无论是开发软件还是底层CMC芯片均自主开发,支持国产软硬件环境,完全自主可控。
下表展示了一套已通过实施验证的全国产控制系统方案。
ConfSys可以向设备开发商提供芯片配置软件ConfCMC,支持和帮助开发商快速开发出拥有自主知识产权的控制器内核软件。ConfCMC由各种低耦合的功能组件组成(逻辑控制、运动控制、工业通讯、IO扫描、编译器等)。设备商可以在选配界面上自由地选择、裁剪和扩展控制器功能,即可快速生成可下载到CMC芯片中的运行软件,完成控制器的部署开发。
下表展示了基于CMC和常规方案在成本、开始时间、可靠性等方面的比较。
ConfSys完全支持CANopen、Modbus、EPA等主流的现场总线。具有OPC、MQTT功能,可方便地接入工业互联网和各类云平台。
三、提供稳定的解决方案
在全自主可控CMC控制芯片的支撑下,ConfSys应用领域广泛,可以在多个行业快速积累大量工艺方案,助推中小企业快速实现智能控制。目前已有方案批量应用于冷切飞锯机、枕式包装、磨齿机、点胶机等工业装备。
提供单体式和扩展式PLC控制器的快速解决方案,可供直接开发通用或专用的PLC控制器设备。并提供PLC软件模型、功能块及算法库、PLC参考电路方案库。
利用CMC芯片自带的多种通讯接口开发的水利通用PLC。支持多从站扩展,支持ModBus TCP/RTU协议,多路模拟量输入,并支持CAT1远程通讯,可通过MQTT协议接入云平台。
提供楼宇控制行业的通用PLC控制器解决方案,可用于办公楼宇组网控制。支持多种传感器接入、支持多路标准ModBus TCP/RTU协议和自定义通信协议,同时支持MQTT等协议,可用于联网控制。也支持多路点位扩展。
提供从单轴运动到复杂四轴插补控制的多种运动控制方案,可广泛应用于数控领域和机器人领域。提供运动控制功能块库、运动指令表格输入控件、提供运动控制命令接口、电子凸轮、追剪、飞剪方案。
利用CMC芯片自带的运动控制功能和I/O控制实现3/4轴伺服电机控制,实现多种类型的包装机控制。支持定长、不定长、色标追踪等多种模式。
利用CMC芯片的逻辑控制和四轴三联动运动控制功能开发的数控磨齿控制器。用户只需输入锯条参数,例如长度、弧度、锯齿尺寸等,控制器即可自动生成砂轮运动轨迹,极大地提高了设备操作的便捷性。
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