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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:洪進財
研究生(外文):Hung Chin-Tsai
論文名稱:Linux-based軟體PLC研發與網際網路應用研究
論文名稱(外文):Development of Linux-based Softlogic PLC and Web Server Application
指導教授:蔡明忠蔡明忠引用關係
指導教授(外文):Ming-Jong Tasi
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:自動化及控制研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:136
中文關鍵詞:網際網路可程式控制器遠端監控共同閘道介面
外文關鍵詞:Internetsoft-logic PLCremote monitoringCGI
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隨著寬頻網路的普及,各種產業技術結合網路服務的應用已成為一種潮流。在自動化技術領域裡,將自動化設備和網際網路整合,已成為自動化產業的技術主流。可程式控制器為產業界廣泛使用的控制器,是工廠自動化的核心設備之一。由於受到網路應用普及和生產技術日愈複雜的影響,PLC已朝向整合具有連線、監視、網路、系統擴充性及系統整合性等功能發展。
本研究目的以PC為硬體架構,Linux/RTLinux為系統軟體發展平台,研發具有網路伺服和即時控制功能的軟體可程式控制器。首先在Linux作業系統下以ANSI C實作了可程式控制器監督程式及組譯程式;並在RTLinux作業系統下實現即時脈波輸出功能;使用參數設定及I/O介面規劃檔來適應不同廠牌的I/O介面卡;利用Linux內部程序通訊機制來整合網路伺服應用程式,同時開放共同閘道介面讓客戶端讀取可程式控制器內部I/O資訊;可與其他應用程式整合,發揮彈性之可程式控制器功能。
本研究最後將本軟體模組實際應用於自動化生產設備送料機構控制,並以瀏覽器進行遠端I/O監控。實驗結果顯示Linux/RTLinux作業系統具有穩定的多工性能,完備的網路資源及優異的即時功能。
Due to the popularization of the broadband network, the application of the network service in industry techniques has already become the trend. Integrating the automation equipment with the Internet becomes the main stream in automation industry. The programmable logic controller (PLC) is one of the core equipments in the factory automation that is used extensively in the industry. Because the network application is popular and the manufacturing technique is more and more complicated, the developed trend of a PLC must cover the function of the system integration, on-line monitoring, the network utility, and the system enhancement etc.
This research utilized PC as a hardware structure, and the Linux/RTLinux as an operation platform to develop a soft-logic PLC module. The developed software module includes a network servo and realtime control function of software PLC. A PLC assembler is designed with the ANSI C under the Linux operation system. A real time pulse output function is achieved actually under the RTLinux operation system. The usage parameter setting and I/O interface configuration for different I/O card are also considered. By integrating of the Linux inter-process communication (IPC) mechanism into the network servo, the client user can access internal I/O information of PLC through the common gateway interface (CGI). This module can be integrated into other application software to provide a programmable logic control function.
This developed software module is applied physically to an automation production equipment with material flow control. The remote monitoring with browser is also given. The experiments shows that the Linux/RTLinux operation system has stable multi-tasks functions, the complete network resource and excellent real time performance.
第1章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 論文架構 4
第2章 文獻探討 5
2.1 可程式控制器 5
2.1.1 可程式控制器定義 5
2.1.2 可程式控制器系統架構 6
2.1.3 可程式控制器工作原理 6
2.1.4 可程式控制器標準語言IEC61131-3 7
2.1.5 PC-based可程式控制器 9
2.2 Linux 10
2.3 RTLinux 12
2.4 網際網路技術發展 15
2.4.1 OSI模型 15
2.4.2 TCP 16
2.4.3 網頁伺服器 17
2.4.4 共同閘道介面 18
第3章 軟體PLC規劃與實現 21
3.1 開發環境與硬體設備 21
3.2 功能規格 21
3.3 指令格式及編碼方式 22
3.4 I/O記憶體規劃 24
3.5 指令規劃 27
3.6 組譯器 53
3.7 系統運作流程 55
3.8 功能測試 56
第4章 軟體PLC與網頁伺服器整合 61
4.1 軟體PLC整合網頁伺服器功能規劃 61
4.2 系統整合通用介面架構 66
4.3 軟體PLC與網頁伺服器整合 67
4.4 軟體PLC與即時脈波整合 68
4.5 I/O介面卡安裝與測試 69
4.6 即時脈波輸出功能測試 71
第5章 系統應用與討論 73
5.1 送料機構系統架構 73
5.2 氣壓迴路規劃 74
5.3 I/O介面卡與介面電路 75
5.4 PLC I/O規劃 80
5.5 狀態流程圖 81
5.6 階梯圖 82
5.7 I/O模組 83
5.8 IO介面與模組轉接線路 86
5.9 執行結果與討論 88
第6章 結論與未來研究方向 91
6.1 結論 91
6.2 未來研究方向 93
參考文獻 94
附錄 96
A. 軟體PLC及I/O參數設定的使用 96
B. 組譯器功能測試 102
C. 軟體PLC功能測試 104
D. Share Memory IPC程式範例 117
E. 計時器程式範例 121
F. 送料機構PLC程式碼 125
G. 送料機構CGI程式碼 126
H. 送料機構HTML程式碼 134
作者簡介 136
[1] 吳明欽,「IPC-based」,機電整合雜誌,p36,民國九十一年十二月。
[2] 孫弘,e-Automation –自動化之網際網路整合技術,自動化監控整合技術研討會,華夏工商專科學校,民國八十九年八月。
[3] 吳福川,PC-Based SoftPLC控制規劃軟體之設計與實現,碩士論文,國立台灣科技大學,民國八十八年十二月。
[4] 李正鈁編譯,可程式控制器原理與應用,全華科技圖書股份有限公司,民國八十五年。
[5] 蔡明忠,可程式控制器程式與應用,國立台灣科技大學 民國九十一年三月。
[6] 黃立增,「IPC-based」,機電整合雜誌,p38~p39,民國九十一年十二月。
[7] 位元文化編著,Linux入門、管理與應用Red Hat 7.1+CLEv1.0,文魁資訊股份有限公司,民國九十年。
[8] 呂台欣…等編譯,Linux超級使用手冊,碁峰資訊股份有限公司,民國八十八年。
[9] FSM Lab Inc,Getting Start with RTLinux,http://www.fsmlabs.com。
[10] 王宗業,即時多工作業系統在運動控制的應用與研究,碩士論文,國立台灣科技大學,民國九十一年七月。
[11] 許秀熒,於RTLinux作業平台上實踐高響應高精度伺服控制系統之研究,碩士論文,國立台灣科技大學,民國九十二年六月。
[12] 范史惕 譯,網路協定經典,松崗電腦,民國八十八年。
[13] 周文勇 譯,利用TCP / IP 互連網路,儒林圖書公司,民國八十五年。
[14] 王秀仁,以uCLinux 核心實現嵌入式網頁伺服器,碩士論文,國立台灣科技大學,民國九十一年六月。
[15] http://hoohoo.ncsa.uiuc.edu/cgi/。
[16] 三菱可程式控制器使用範例大全,双象貿易股份有限公司,民國八十五年二月。
[17] LELAND L.BECK,SYSTEM SOFTWARE,ADDISON WESLEY,1990。
[18] 蘇百增,可程式控制器的原理與應用,欣技出版社,民國七十五年二月。
[19] http://www.acme.com。
[20] http://catchen.org/gcgi/。
[21] Thomas Boutell,CGI Programming in C & Perl,ADDISON WESLEY,1996。
[22] 蔡明志 譯 Turbo C++ Bible 松崗電腦圖書資料股份有限公司,民國八十一年。
[23] 張曉華、黃松浪 譯 C++ 程式設計語言 儒林圖書公司,民國八十一年。
[24] 蔡明志 譯 C程式設計語言—Turbo C++ 松崗電腦圖書資料股份有限公司,民國八十一年。
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