使用CODESYS的树莓派版，如何简单地实现PLC控制？

恶灵零午罩 · 2023-7-5 16:35:05

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文章大纲如下：

一、前言
  1. 模块化与自动化的发展趋势
  2. CODESYS简介

二、准备工作
  1. 树莓派版CODESYS安装
  2. 树莓派硬件连接
  3. PLC程序代码开发环境搭建

三、PLC控制实现
  1. 树莓派与PLC间通信配置
  2. PLC程序移植、编译与调试
  3. PLC程序基本控制逻辑设计
  4. 使用PLC实现IO口控制
  5. 使用PLC实现PID控制

四、实现案例
  1. 电机控制案例
  2. 温度控制案例

五、总结与展望
  1. CODESYS在PLC控制中的优缺点
  2. 后续扩展方向

一、前言

1. 模块化与自动化的发展趋势

随着工业自动化技术的不断发展，现代工厂已经越来越倾向于将生产过程中的每一个工序尽可能的进行模块化。这样不仅可以提高生产效率，还能够降低人员成本和质量风险。而在这个过程中，控制系统则扮演着越来越重要的角色，而PLC作为控制系统中的重要一环，则更是成为了我们必须面对的难题。

2. CODESYS简介

CODESYS是一种工业自动化领域应用广泛的编程软件，通过CODESYS可以很方便地进行PLC程序设计和调试。在这篇文章中，我们将会介绍如何在树莓派版CODESYS中简单地实现PLC控制。

二、准备工作

1. 树莓派版CODESYS安装

在开始之前，我们需要先在树莓派上安装好CODESYS，代码如下：

```
sudo apt-key adv --keyserver hkp://keyserver.ubuntu.com:80 --recv-keys 8756C4F765C9AC3CB6B85D62379CE192D401AB61
echo "deb https://packagecloud.io/codesys GmbH/codesys-rpi/debian/ `lsb_release -c -s` main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/codesys.list
sudo apt-get update
sudo apt-get install packagekit-gtk3-module codesys
```

以上代码会添加相应的源并安装CODESYS。

2. 树莓派硬件连接

接下来，我们需要将树莓派与PLC进行连接。一般情况下，我们会选择通过Modbus等协议来进行通信。例如，我们可以通过如下命令来安装一个Modbus master：

```
sudo apt-get install python-pymodbus
```

当然，如果你需要连接其他的设备，也可以根据具体需求进行相应的安装。

3. PLC程序代码开发环境搭建

最后，我们需要在CODESYS开发环境中搭建好PLC程序代码的开发环境。这个过程跟传统的PC版CODESYS并没有太大的区别，如果你对CODESYS熟悉的话应该不会遇到什么问题。

三、PLC控制实现

1. 树莓派与PLC间通信配置

在完成以上准备工作之后，我们就可以开始进行PLC控制的实现了。首先，我们需要在CODESYS中进行相关配置，以便于让PLC能够和树莓派成功通信。具体步骤如下：

1) 在CODESYS中选择“Project → Device Repository → Devices”选项卡
2) 选择“Add Device”按钮，并选择“Modbus Master (TCP)”作为设备类型
3) 配置Modbus连接

代码如下：

```

VAR_MODBUS_TCPIP_CLIENT(6, MODBUS_CfgClient): MODBUSCLIENT;
VAR_MODBUS_TCP_CONNECTION TcpConn : MODBUS_TCP_CONNECTION;

TcpConn.bEnabled := TRUE;
TcpConn.szIP := '192.168.1.30'; // PLC IP地址
TcpConn.nPort := 502; // PLC端口号
MODBUS_CfgClient.Connection := ADR(TcpConn);
```

2. PLC程序移植、编译与调试

在完成通信配置后，我们就可以开始移植、编译和调试PLC程序了。具体步骤如下：

1) 将已有的PLC程序代码复制到CODESYS项目中
2) 配置必要的IO口和相关参数等
3) 编译并下载程序到PLC设备中
4) 调试程序，确保程序能够正确地运行。

3. PLC程序基本控制逻辑设计

当我们完成以上步骤后，我们就可以开始进行PLC程序基本控制逻辑的设计了。这个过程中，我们一般需要根据目标设备的具体特性来进行相关的控制逻辑设计。例如，如果我们要控制一个电机，则需要考虑电机的转速、转向等因素。

4. 使用PLC实现IO口控制

在完成基本控制逻辑的设计后，我们就可以开始使用PLC来实现IO口控制了。这个过程中，我们一般会使用PLC提供的数控功能来控制各个IO口。例如，我们可以通过如下代码来实现LED亮灭：

```
VAR
  Led: BOOL := FALSE; // LED开关状态
END_VAR

// 实现LED翻转
IF NOT Led THEN
  Led := TRUE;
ELSE
  Led := FALSE;
END_IF

// 控制IO口
Q1 := Led; // Q1为控制LED灯的IO口
```

5. 使用PLC实现PID控制

最后，我们还可以通过使用PLC来实现PID控制。这个过程中，我们可以使用CODESYS提供的PID函数库，来实现超越控制等高级控制算法。

四、实现案例

1. 电机控制案例

本案例通过使用PLC，来控制一个电机的转速和转向。代码如下：

```

VAR
  MotorSpeed: INT := 0; // 电机转速，默认为0
  MotorDirection: BOOL := FALSE; // 电机转向，默认为反向
END_VAR

// 实现电机转速调节
IF MotorSpeed < 100 THEN
  MotorSpeed := MotorSpeed + 10;
ELSE
  MotorSpeed := 0;
END_IF

// 实现电机转向调节
MotorDirection := NOT MotorDirection;

// 控制电机
Q1 := MotorDirection;
AQ1 := MotorSpeed;
```

2. 温度控制案例

本案例通过使用PLC，来控制一个温度传感器和一个加热器。通过对温度的不断检测和调节，最终达到恒温的目的。代码如下：

```
VAR
  SetTemp: INT := 40; // 设定温度为40℃
  RealTemp: INT := 0; // 当前温度默认为0℃
  HeaterPower: INT := 0; // 加热器功率默认为0
END_VAR

// 实现温度调节

IF RealTemp < SetTemp THEN
HeaterPower := 100;
ELSE
HeaterPower := 0;
END_IF

// 控制加热器
AQ1 := HeaterPower;
```

五、总结与展望

1. CODESYS在PLC控制中的优缺点

通过上述实例，我们可以看到CODESYS在PLC控制中的优秀特性。例如，CODESYS提供了丰富的函数库和调试工具，大大提高了PLC程序的开发效率和运行稳定性。同时，CODESYS还能够轻松地进行扩展和升级，为我们在未来的工作中提供了很好的基础支持。

2. 后续扩展方向

在未来，我们还可以通过使用更多的传感器和执行器等设备，并运用更先进的算法来实现更加智能化的控制系统。在这个过程中，CODESYS将会扮演着越来越重要的角色。

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