虚拟控制器的探讨.PDFVIP

((冶金 自动化》2004年增刊 虚拟控制器的探讨 杜 松 ，‘侯治宇“，葛 都 “，王春岩“ (1.鞍山科技大学计算机科学与工程学院，辽宁鞍山114044;2.鞍钢集团鞍山矿业公司;3.鞍山科技大学) 摘〔 要〕虚拟控制器是嵌人式系统技术与控制器技术相结合的产物，一般具有标准化、模块化、软件化、网络化和编程图 形化的开放式的体系结构。本文介绍了虚拟控制器的概念、特点和软硬件平台。虚拟控制器是未来控制器技术发展的主 流，有力地推动现代制造信息化。 关〔扭词〕虚拟控制器，嵌人式;网络化，图形化 0 引宫 随着嵌入式系统技术和网络技术的高速发展及其在测控技术上的应用，传统控制器的结构和功能发 生了质的变化。虚拟控制器是基于嵌人式系统的软硬件平台，配上特殊设计的控制器硬件和专用软件， 把嵌人式系统强大的数据分析与处理能力和控制器硬件的测量、控制能力结合在一起。 因为虚拟控制器可与嵌人式系统技术同步发展，与网络及其他周边设备互联，在一定范围内用户只 需改变软件程序就可以不断赋予或扩展它的控制功能，也就是说，虚拟控制器改变了过去只能由厂家定 义的固定模式和功能，用户随时根据自己的要求轻易地构建自定义的控制系统。它利用嵌人式系统的 图形环境，建立界面友好的虚拟控制器面板(即软面板)，用户用触摸屏操作虚拟控制器的面板就如同操 作真实的控制器一样方便。虚拟控制器还具备记录仪的记录功能。 虚拟控制器技术将嵌人式系统技术与传统控制器技术结合起来，而网络化虚拟控制器则是把虚拟 控制器技术与互联网技术结合起来所产生的一种新技术。网络技术拓展了虚拟控制器的使用范围，使 之能通过局域网或Internet实现远程的测试、传输、控制与执行，且可在远端工作站上监视、分析和处理 数据与信息。网络化虚拟控制器技术还可以应用于设备的远程诊断和维护，可以将来自测量仪器、控制 设备或执行机构中的信息直接发布到Web网页上，或者使用手持式的数字助理工具读取数据，甚至还可 以通过无线网络将信息输出到无线终端上，真正实现现代制造信息化。 1虚拟控制器的特点 现代化生产要求控制器品种多、功能强、精度高、自动化程度高，而且要求测控速度快、实时性好，具 有良好的人机界面。虚拟控制器之所以能取代传统控制器是由其突出的特点决定的。 (1)虚拟控制器的硬、软件都具有开放性、模块化、标准化，提高了它们的可重用性、可扩展性、互换 性及适应性，致使组建大中小各种规模的高精度控制系统快速、简便，开发与维护费用低，技术更新周期 短、廉价，配置灵活，应用广泛。 (2)硬件功能软件化。控制器的部分硬件功能软件化，并封装形成模块，以供调用。 (3)硬件平台通用化。选配一个或几个带共性的基本嵌人式系统硬件来组成一个基础硬件平台，系 统必需的外围硬件接口模块被标准化地高度集成，在基础平台上方便扩展。 (4)参数整定与修改实时化。在线可编程器件以及应用程序的控制，使得虚拟控制器的参数甚至结 构不必在设计时就确定，而是可以在现场实时配置和动态修改，具有很大的灵活性，也保证了虚拟控制器 资源的可重用性和可扩展性。 (5)利于控制系统自动化、网络化。网络化虚拟仪器可以使信息采集、存储、分析与处理、控制与执 行网络化，使设备得以共享。 收〔稿日期〕2004-03-02;[修改稿收到日期」2004-03-31 作〔者简介〕杜 松(1972-)，男，辽宁鞍山人，讲师，硕士，主要从事计算机、嵌人式系统和网络系统的体系结构研究。 522 ((冶金 自动化》2004年增刊 2 虚拟控制器的硬件平台 虚拟控制器的基础硬件平台可以是简单的嵌人式单板，也可以是开放的标准体系结构，例如0,mpact- PCI。有了基础硬件平台，虚拟控制器还必须配备外围的控制器硬件接口模块，即各种内置的插卡或外置的转 接器，才能构成完整的硬件体系。虚拟控制器与传统控制器相同，主要由3个功能块组成:信息的输人与采集; 信息的分析、处理与控制;信@.的输出与执行。虚拟仪器系统的硬件结构如图1所示。 嵌入式系统 (装有虚拟招