ST(意法半导体)：基于STM32MP135和AnyControl的PLC系统方案

PLC作为工业自动化控制系统中的核心部件，是在控制领域被普遍采用，且可使工业生产变得高效、智能和安全的基本产品。随着处理器芯片性能和计算机软件技术水平的不断提升，PLC已经进化为一个集成创新体：可以集成逻辑控制、运动控制、工业通讯和工业视觉等功能。

为适应PLC产品的发展趋势，合作伙伴北京奥特思技术有限公司基于STM32MP135和Linux Preempt-RT(OpenSTLinux + X-LINUX-RT扩展包)推出了PLC系统解决方案。该方案可以集成传统PLC的逻辑控制、PLCopen标准的运动控制、现场总线协议、物联网通讯协议、人机界面、工业视觉以及行业相关应用算法等，并对这些功能元素进行统一编程和调试，如图1所示。

图1：PLC控制系统功能图

STM32MP135采用主频提高达1GHz的Arm®Cortex®-A7 内核，集成了丰富的外设和创新节能特性。配备双路以太网、双路CAN FD、LCD-TFT，16位并行摄像头等丰富的接口。支持全方位安全配置，安全功能已通过认证。提供业界领先的低功耗特性，待机模式下功耗低至12 µW。STM32MP13具有丰富的生态系统支持，软件包含扩展了Linux实时功能的OpenSTLinux、Bare Metal裸机开发以及RTOS开发支持。硬件参考设计涵盖所有封装，支持低至4层板高性价比PCB设计。开发工具基于增强型STM32Cube，帮助设计人员轻松开始MPU项目开发。STM32MP135产品框图如图2所示。

图2：STM32MP135产品框图

基于STM32MP135和AnyControl的PLC系统方案，如图3所示。

1、处理器芯片：STM32MP135；

2、操作系统：Linux Preempt-RT(OpenSTLinux + X-LINUX-RT扩展包)；

3、IEC61131-3可编程系统：AnyControl。

图3：PLC控制系统解决方案结构图

基于STM32MP135和AnyControl的PLC控制系统解决方案具备如下功能和性能特点：

1、IEC61131-3标准编程语言：

支持梯形图LD、功能块图FBD/CFC、顺序功能图SFC、结构化文本ST、指令表IL。

2、加载高级语言动态链接库：

支持IEC61131-3标准编程语言对C/C++等高级语言动态库的加载和调度。

3、灵活的数据组态：

变量名支持中文和英文，支持数组、结构体、功能块和枚举，扩展支持指针类型。

4、多核和多任务调度：

支持任务分配在多核运行，支持多种任务类型(任务类型：周期触发、事件触发、自由运行和中断触发等)。支持多种多任务间同步方式：事件、互斥量、信号量。

5、双机热备冗余：

支持控制器双机热备冗余，冗余通讯基于UDP协议，支持双/单冗余通讯链路。

6、文件操作：

支持类似C语言的标准文件和文件夹操作接口，PLC中应用IEC61131-3五种语言即可实现对文件和文件夹的操作。

7、开放的通讯协议：

支持多种工业通讯协议，便于与南北两向设备互联互通。

(1)ModbusRTU主/从；

(2)ModbusTCP主/从；

(3)CANopen主/从；

(4)EtherCAT主站；

(5)ProfiNet主站；

(6)OPC UA客户端/服务器；

(7)Socket通讯(TCP/IP、UDP)；

(8)串口自由口协议；

(9)CAN自由口协议。

8、多PLC间便捷通讯：

多PLC间通讯可以基于变量名称，并可通过IDE进行统一的编程和调试。

9、丰富的编程调试手段：

支持在线变量读写、变量趋势显示、变量值强制、断点调试、在线仿真。

10、在线更新程序无扰：

支持在线更新PLC程序对现场无扰动，包括支持连续版本和非连续版本的在线更新程序对现场控制无扰。

11、运动控制：

(1)支持1ms、2ms、4ms和8ms运动控制周期，最多支持128轴；

(2)支持轴的可视化配置；

(3)支持64级运动缓存，支持多种运动衔接模式Buffered modes：Buffered、BlendingPrevious、BlendingNext、BlendingLow、BlendingHigh；

(4)支持PLCopen标准的Motion Control功能：相对位置和绝对位置控制;电子齿轮和电子凸轮;多轴运动叠加;直线插补、圆弧插补、球弧插补;位置捕捉;追剪、飞剪;回零点。

应用直线插补和圆弧插补等功能，绘制的平面图形如图4所示：

图4：基于STM32MP135的AnyControl Motion绘制的图形

截至发稿时，基于IEC61131-3标准的国产可编程系统AnyControl已成功应用于风电、水电、火电、核电、冶金、军工、自动化产线、运动控制装备、物联网等领域，并形成符合各行业需求的成熟应用案例，产品的可靠性、易用性和稳定性均得到了充分验证，深受用户好评。本次推出的基于STM32MP135和AnyControl的PLC控制系统解决方案，再结合Linux操作系统良好的软件生态，可以为客户提供可靠、开放且极 具性价比的PLC产品化方案。

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