一款可自定义多用途PLC设备的可用性分析

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一、概述

OpenPLC是一个基于易于使用软件的开源可编程逻辑控制器。OpenPLC项目是根据IEC 61131-3标准创建的,该标准定义了PLC的基本软件架构和编程语言。

二、系统构成

OpenPLC项目由三部分组成:运行时(程序运行环境),编辑器(下位机程序编写工具)和HMI Builder(上位机程序编写工具)。

1)运行时应安装在您的设备上,并负责执行您的PLC程序,且只能运行在Debian和ubuntu操作系统下。

2) 编辑器是在您的计算机上运行的软件,用于创建和编写PLC程序。

3) HMI Builder(ScadaBR组态软件工具),您可以创建漂亮的基于Web的动画,以反映您的过程状态。ScadaBR通过Modbus / TCP与OpenPLC Runtime(运行时)通信。

Openplc 与 I/O对应关系(Modbus地址映射),如下所示:

从图中可以看出,openplc 支持输入/输出数字量和输入/输出模拟量 I/O接口传输数据

Openplc 支持以下嵌入式平台I/O驱动,如下所示:

2.1 程序运行环境

必须在您的设备上安装OpenPLC运行环境才能执行PLC程序。OpenPLC运行环境支持多个嵌入式系统平台,也可以作为软PLC安装在Windows和Linux机器上。您甚至可以使用从设备来扩展I / O点或将它们用作主软PLC I / O。

(1)支持部署openplc到嵌入式平台包括如下:

a)Openplc 运行于Raspberry PI(树莓派)

1.下载bootloader和Raspbian操作系统到树莓派平台

2.在树莓派平台在线安装openplc开源项目,通过如下命令:

sudo apt-get install git

gitclonehttps://github.com/thiagoralves/OpenPLC_v3.git

cd OpenPLC_v3&& ./install.sh rpi

3.安装成功后,通过web管理终端进行plc运行环境管理,输入如下命令:

http://192.168.10.122:8080

4.可以按照如下方式,进行plc梯形图程序下载到树莓派plc中

5. 树莓派平台I/O 与 openplc modbus 地址映射关系,如下所示:

b) Openplc 运行于Unipi Industrial Platform

安装步骤与部署到树莓派过程一致,唯一区别是支持的I/O控制点数不一样

支持openplc 部署到X86(linux或window)平台

1. 在线安装部署openplc,输入如下命令:

sudo apt-get install git

gitclonehttps://github.com/thiagoralves/OpenPLC_v3.git

cd OpenPLC_v3&& ./install.sh linux

2. 通过docker方式快速安装部署openplc,输入如下命令:

docker run –name=open_plc -d –restart always fdamador/openplc -p 8080:8080 -p 502:502

3. 部署成功,通过输入http://ip:8080进入Openplc 运行环境web管理界面,在该界面可以进行如下操作:

启动/停止 PLC

上传/下载PLC梯形图程序

2.2 下位机程序编辑器

OpenPLC Editor是一个允许您为OpenPLC运行时编写PLC程序的软件。程序根据IEC 61131-3标准编写。编辑器使用非常简单,并支持标准中定义的所有五种语言:梯形图(LD),功能块图(FBD),指令列表(IL),结构化文本(ST)和顺序功能图(SFC)。

1. 编写梯形图程序,编写完后,进行程序编译,将编译生成的*.st文件上传到PLC运行环境,如下所示:

2.Plc程序支持标准功能块如线圈、寄存器、计数器、演示器等以及附件功能块如时钟、pid调节等,详解下图所示:

2.3 上位机编辑器

ScadaBR是一个开源的监控和数据采集(SCADA)系统,允许您为自动化项目创建交互式屏幕,也称为人机界面(HMI)。ScadaBR可以与OpenPLC通信,进行数据采集与实时监控。

安装下面步骤进行编辑器安装:

1.参考官网详细安装步骤,如下链接所示:

https://www.openplcproject.com/reference-installing-scadabr

2.安装成功后输入如下地址和admin/admin 进入编辑器界面,如下所示:

编写上位机组态程序:

1.利用如下界面进行图形组态,组态完成后与openplc进行实时通信

三、总结

1. Openplc运行环境

可以运行嵌入式操作平台如Raspberry PI(树莓派)、Unipi Industrial Platform 等平台也可以运行X86平台,模拟一个真实plc基本控制功能,可以进行数字量和模拟量的控制。并且openplc 已经内置嵌入式平台I/O硬件的驱动。Openplc 内部已经和嵌入式I/O进行了地址映射,可以对I/O进行操作与控制。Openplc 支持modbus协议,支持读线圈(1)、读输入(2)、读保存寄存器(3)、读输入寄存器(4)、写线圈(5)、写寄存器(6)、写多线圈(15)、写多寄存器(16)等基本功能码。目前支持modbus和dnp3协议。

2.Openplc 下位机编程

openplc提供配套plc下位机编程工具,支持梯形图(LD),功能块图(FBD),指令列表(IL),结构化文本(ST)和顺序功能图(SFC)5种编程语言,程序编写好后,能够将编译后的程序上传到嵌入式平台(实plc)或X86平台(软plc),并在平台上执行plc程序运算。

3.Openplc 上位机编程

openplc提供配套plc上位机编程工具(ScadaBR),支持组态软件开发,进行plc设备数据采集与监控。

ScadaBR 采用modbus协议与plc实时通信。

4.基于嵌入式平台的openplc或者软openplc

只能应用于简单教学、研究、工业控制、网络竞赛、CTF、自定义工艺高交互蜜罐等场景,不能应用于生产环境(稳定性、可靠性、实时性未进行充分测试)

5. 支持情况

目前openplc 已经支持许多价格低廉嵌入式平台的驱动,如下所示:

目前openplc 只支持dnp3和modbus协议,如果想支持其它工控协议,需要自行添加工控协议进行扩展,如下所示:

四、结束

openplc 运行环境、上位机编辑器、下位机编辑器源码参考地址:https://github.com/thiagoralves

*本文原创作者:yy0308,本文属于FreeBuf原创奖励计划,未经许可禁止转载

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