CN100430848C

CN100430848C - 基于基金会现场总线高速以太网的可编程控制器系统

Info

Publication number: CN100430848C
Application number: CNB2005100470883A
Authority: CN
Inventors: 于海斌; 王锴; 王宏; 林跃; 王鹏; 苗利
Original assignee: Shenyang Zhongke Bowei Automation Technology Co Ltd
Current assignee: Shenyang Zhongke Bowei Automation Technology Co Ltd
Priority date: 2005-08-24
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2025-08-24
Also published as: CN1920712A

Abstract

本发明公开一种基于基金会现场总线高速以太网的可编程控制器系统，它采用两个嵌入式控制器结构的PLC目标系统，包括FF现场总线接口卡和PLC运行系统，在FF现场总线接口卡引入用于输入/输出功能的柔性功能块，即多路模拟量输入/输出功能块和多路数字量输入/输出功能块，作为PLC的远程数据接口，将PLC设备无缝集成于FF HSE总线上；并引入监控诊断功能块，实现上位机对PLC运行状态的监控；上位机中的PLC算法编程系统通过FF现场总线接口卡实现算法(TIC码)及I/O配置文件的下载。整个系统既可以实现单机就地控制，也可以与FF现场设备实现互操作，完成远程控制功能。

Description

基于基金会现场总线高速以太网的可编程控制器系统

技术领域

本发明涉及工业自动化控制，嵌入式计算机系统和现场总线领域，具体地说是一种基于基金会现场总线(FF)高速以太网(HSE)的可编程控制器(PLC)系统。

背景技术

现场总线技术是工业控制系统当前的热点技术，基于现场总线的控制系统具有传统工业控制系统不可比拟的技术优势，国际市场上先进的工业控制系统都广泛采用现场总线技术，带动了工业自动化系统的整体技术发展。PLC是以微处理器为基础，综合计算机技术、自动化技术和通信技术，面向控制过程，面向用户，适应工业环境、操作方便、可靠性高的通用工业控制装置，在工业自动化领域得到了广泛的应用，特别是在顺序控制和开关量处理领域，更具有不可替代的优势。随着PLC技术的发展，世界市场对PLC的需求量继续增长，特别是在中国，今后的增长速度更快。然而，当今PLC市场已被国外几家大厂商(如西门子，施耐得，GE，AB，欧姆龙等)所垄断，国产PLC并未形成产业化与品牌。

由于FF是基于过程控制的总线标准，所以对于离散信号的控制是其弱点。因此，需要在其高速总线HSE上集成PLC进行离散信号的控制，以弥补FF现场总线的不足。由于PLC的市场已被少数几家厂商垄断，集成时国人不得不采用国外厂商的PLC，直接导致了集成成本上升。此外，这些厂商的PLC通常不支持FF协议，集成时往往需要网关进行协议转换，这又进一步增加了成本，同时也给用户的应用带来了很大不便。

综上所述，为了能使用户在降低成本的基础上方便地在FF上集成PLC，就迫切需要开发一个拥有自主产权的基于FF HSE的PLC设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种能有效地增强FF控制系统离散信号处理能力的基于FF HSE的PLC系统。FF HSE是现场总线基金会于2000年提出的总线标准，它提供了对高速控制器(如PLC)，H1子系统(通过一个链接设备)以及数据服务器和工作站的集成，现已成为IEC61158的标准之一，是一种在工业上有良好应用前景的现场总线标准。基于基金会现场总线高速以太网(FF HSE)的PLC设备能够无缝地集成于FF总线上，既可以实现单机就地控制，同时又可以与FF现场设备实现互操作，从而有效地增强了FF控制系统对离散信号的处理能力。在PLC的主要应用场合——单机就地控制下，可以满足很高的实时性要求。在远程控制方面，借助于现场总线接口卡提供的远程数据接口，可以实现数千点数的远程控制。本发明是基于FF HSE的PLC系统，具有下列功能：

PLC目标系统中现场总线接口卡可利用其中的HSE协议栈软件完成与PLC算法编程系统的通信；

PLC目标系统中现场总线接口卡可利用其中的用于输入/输出功能的柔性功能块为PLC提供远程数据接口，实现与网络上其它现场设备的互操作；

PLC目标系统中现场总线接口卡可利用其中的监控诊断功能块实现对PLC运行状态的监控；

PLC目标系统中的PLC运行系统以周期扫描的工作方式工作，执行用户在PLC算法编程系统中编写的控制算法，完成对生产过程的控制；

PLC目标系统中PLC运行系统中的虚拟机解释执行TIC码，最终实现系统的控制功能。

为了实现上述功能和目的，本发明的技术方案如下：

采用两个嵌入式控制器结构的PLC目标系统，一个嵌入式控制器用于与上位机及其它FF现场设备通讯的FF现场总线接口卡，另一个嵌入式控制器用于执行控制算法实现控制策略的PLC运行系统，两者之间采用双口RAM存储器进行通信；FF现场总线接口卡与上位机中的IEC61131-3标准的PLC算法编程系统通讯；

其中：在现场总线接口卡中：1)引入用于输入/输出功能的柔性功能块(即：多路模拟量输入/输出功能块和多路数字量输入/输出功能块)作为PLC的远程数据接口，将PLC设备无缝集成于FF HSE总线上，用以有效补充FF对离散信号的处理能力；2)引入用于监控诊断功能块，实现上位机对PLC运行状态的监控；3)通过引入功能块实例化技术，即输入/输出功能块的个数据可根据工业现场实际所需控制的点数进行扩充，用以提高系统资源的利用率；

在PLC运行系统中采用符合国际标准IEC61131-3的虚拟机技术，执行上位机编程系统中开发的PLC算法，实现系统控制功能。

本发明解决了以下几项关键技术：

1)本发明解决了如何将PLC设备无缝集成于FF HSE总线上的问题，从而有效地补充了FF对离散信号的处理能力。

2)本发明提供了一种新颖的监控思路，通过在现场总线接口卡中引入用于监控论断功能块，实现了对PLC运行状态的监控。

3)本发明通过在现场总线接口卡中引入用于输入/输出功能的柔性功能块作为PLC的远程数据接口，进一步扩展了柔性功能块的应用领域；同时，功能块实例化技术的引入，提高了系统资源的利用率。

4)本发明提供了一种新的体系结构，现场总线接口卡的引入，把系统的通信与控制功能完全分离开来，有效地提高了系统的运行效率和可靠性。

本发明是可以广泛应用于工业自动化领域中的PLC设备，其核心技术是国际标准IEC61131-3编程规范，FF HSE协议规范，基金会现场总线功能块技术和虚拟机技术。通过国际标准IEC61131-3，FF HSE协议规范为基础，结合HSE协议栈软件，用于输入/输出功能的柔性功能块，虚拟机以及组态软件，实现了一个拥有自主产权的开放式的PLC设备。它具有如下优点：

1)可应用性

本发明可以应用于食品饮料、烟草、包装工业、木材加工、机械制造、水处理、汽车等场合。

2)开放性

本发明的编程语言是符合IEC61131-3标准的梯形图语言，易于用户掌握。

3)单控制引擎、多目标平台

由于本发明在运行系统中采用了虚拟机技术，当移植虚拟机到其它操作系统平台时，它之上的所有应用程序都不需要改动，使本发明系统具有单控制引擎、多目标平台的特点。当有性能更高的硬件出现时，可以通过移植虚拟机到其操作系统平台提升PLC的性能，体现了本发明良好的扩展性。

4)实时性与可靠性

本发明PLC目标系统中现场总线接口卡的引入，有效的把系统的通信和控制功能分离开来，即在提高设备的控制能力的同时，又提高了可靠性。

附图说明

图1是本发明原理图。

图2是图1中PLC算法编程系统模块组成原理图。

图3是图1中PLC目标系统模块的组成原理图。

图4是图3中FF现场总线接口卡的电路原理简图。

图5是FF现场总线接口卡中的多路模拟量输入/输出功能块程序流程图。

图6是FF现场总线接口卡中的多路数字量输入/输出功能块程序流程图。

图7监控诊断功能块程序流程图。

图8是图3中PLC运行系统的电路原理简图。

图9是PLC运行系统的软件流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明采用两个嵌入式控制器结构的PLC目标系统，一个嵌入式控制器用于与上位机及其它FF现场设备通讯的FF现场总线接口卡，另一个嵌入式控制器用于执行控制算法实现控制策略的PLC运行系统，两者之间采用双口RAM存储器进行通信；FF现场总线接口卡与上位机中的符合IEC61131-3标准的PLC算法编程系统通讯；

其中：在FF现场总线接口卡中：1)引入用于输入/输出功能的柔性功能块(即：多路模拟量输入/输出功能块和多路数字量输入/输出功能块)作为PLC的远程数据接口，将PLC设备无缝集成于FF HSE总线上，用以有效补充FF对离散信号的处理能力；2)引入用于监控诊断功能块，实现上位机对PLC运行状态的监控；3)通过引入功能块实例化技术，即输入/输出功能块的个数据可根据工业现场实际所需控制的点数进行扩充，用以提高系统资源的利用率；

具体结构如下：

包括PLC算法编程系统和PLC目标系统两大部分构成，其中：

PLC算法编程系统作为应用程序运行于起上位机作用的普通PC机的Windows操作系统之上，提供符合国际标准IEC61131-3编程规范的PLC算法的编制、离线调试、I/O变量组态、算法及相关组态信息下载以及监控功能。

PLC目标系统由FF现场总线接口卡和PLC运行系统两部分构成，二者之间采用双端口RAM存储器相连；PLC目标系统通过FF现场总线接口卡接收来自于上位机的算法信息，通过PLC运行系统执行算法，最终完成对生产过程的控制；其可实现的控制类型包括单机就地控制和分布式远程控制两种，在单机就地控制情况下，由PLC运行系统直接对本地I/O模块进行操作；在分布式远程控制情况下，由FF现场总线接口卡为PLC运行系统提供远程数据接口，借此实现与远程FF现场设备的互操作；所述远程FF现场设备既可以是HSE现场设备也可以是H1现场设备(通过链接设备实现协议转换)；在本发明运行期间，PLC算法编程系统周期性地与FF现场总线接口卡交换信息以完成对PLC目标系统的监控。

如图2所示，PLC算法编程系统由开发环境模块、调试环境模块和组态软件模块三部分组成，开发环境模块、调试环境模块构成PLC算法编制；三部分具体结构如下：

1)开发环境模块

开发环境模块由符合IEC61131-3标准的梯形图语言编辑/调试器模块、编译器模块及客户端通信接口模块(Client)三部分组成，具体：

a)梯形图语言编辑/调试器模块

主要功能是提供PLC控制算法的编辑环境，用户使用符合IEC61131-3标准的梯形图语言编写控制应用程序，并进行相应的I/O变量配置工作；同时梯形图语言编辑/调试器模块还提供了离线仿真功能(现有技术)，方便用户测试控制逻辑的正确性；梯形图语言编辑/调试器模块的输入信息为上位机用户编写的控制应用程序，它根据用户的输入信息(即调试信息)，最终生成专有格式的中间文件，输出给编译器模块进行编译。

b)编译器模块

编译器模块检查用户编写的程序代码，显示编译结果的正确性，将编译的错误信息及警告信息提示给用户；编译器模块的输入信息来自于梯形图语言编辑/调试器模块生成的中间文件，根据IEC61131-3标准进行语法语义检查，最终生成独立于PLC目标系统的目标独立代码(TIC码)。此外，描述I/O变量组态情况的I/O配置文件也由编译器模块生成。

c)客户端通信接口模块(Client)

客户端通信接口模块符合COM标准，提供信息访问通道；为梯形图语言编辑/调试器模块和编译器模块与调试内核模块交换信息的信息访问通道，用于代码下载、变量读取等。

2)调试环境模块

调试环境模块包括服务器端通信接口模块(Server)和调试内核模块，为调试内核模块与开发环境模块之间的通讯提供通道；具体：

a)服务器端通信接口模块(Server)

服务器端通信接口模块符合COM标准，提供信息访问通道，为客户端通信接口模块提供服务；调试内核模块通过它与开发环境模块交换信息。

b)调试内核模块

调试内核模块提供一个仿真的梯形图程序执行环境，用以测试用户所编写的控制算法的逻辑正确性。

3)组态软件模块

组态软件模块将PLC目标系统中的输入/输出功能块与网络上其它现场设备中的功能块相连接，形成系统的控制方案，并生成相应的组态信息；通过FF协议下载通过开发环境模块所生成的中间文件中的算法文件(即目标独立代码)及I/O配置文件和分布式应用的组态信息至PLC目标系统中的双口RAM存储器中；同时接收来自PLC目标系统的PLC状态信息，通过监控诊断程序进行监控。

具体：

a)利用组态软件组态。在分布式控制应用情况下，通过组态软件将PLC目标系统中的输入/输出功能块(多路模拟量输入/输出功能块MAIO及多路数字量输入/输出功能块MDIO)与网络上其它现场设备(在实施例中为H1现场设备)中的功能块连接起来，形成系统的控制方案，并生成相应的组态信息。

b)利用组态软件下载。下载的内容包括来自开发环境模块所生成的中间文件中的算法文件(即目标独立代码)及I/O配置文件和分布式应用的组态信息，它们都通过FF协议下载至PLC目标系统中，存储于双口RAM存储器中。

c)利用组态软件监控。接收来自PLC目标系统的PLC状态信息，通过监控诊断程序完成监控功能。

如图3所示，PLC目标系统的硬件平台采用两片嵌入式控制器芯片结构，即专用于通信的FF现场总线接口卡，专用于控制的PLC运行系统，两者之间采用双口RAM存储器进行通信；本实施例在硬件结构上是一个超小型计算机系统，没有显示器，其软件平台是嵌入式实时操作系统，PLC目标系统作为固件安装在其中。具体：

FF现场总线接口卡

FF现场总线接口卡是一个符合FF HSE协议标准的现场总线设备，与HSE现场总线网络相连，将本发明集成于HSE现场总线网络上，使其可以与其他FF现场设备进行互操作。同时，FF现场总线接口卡又作为PLC算法编程系统与PLC运行系统的通信接口，完成算法下载，PLC状态监控。

FF现场总线接口卡，其软件平台为嵌入式实时操作系统Nucleus。在此基础上，采用基于FF协议规范的FF HSE通讯协议栈，符合HSE协议标准的即多路模拟量输入/输出功能块MAIO、多路离散量输入/输出功能块MDIO以及监控诊断功能块。多路模拟量输入/输出功能块MAIO、多路离散量输入/输出功能块MDIO及监控诊断功能块接受FF HSE通讯协议栈的调度。

如图4所示，FF现场总线接口卡硬件上以第一中央控制器CPU1、以太网接口JK核心，第一中央控制器CPU1配有第二闪存FLASH2，通过第三只读存储器ROM3、第二随机存储器RAM2、以太网媒体访问控制器MAC接至以太网物理接口(以RJ45为标准)；第一中央控制器CPU1通过双口RAM与PLC运行系统中第二中央控制器CPU2、第一随机存储器RAM1通讯；第二只读存储器ROM2存有FF HSE通讯协议栈，符合HSE协议标准的即多路模拟量输入/输出功能块MAIO、多路离散量输入/输出功能块MDIO以及监控诊断功能块程序。

如图5所示，多路模拟量输入/输出功能块MAIO程序流程为：获取自远程现场设备的输入参数，再判断本模块状态，首先，判断本模块是否处于“不在服务状态”，若是，则判断上一个状态是否是“不在服务状态”，若是则进行退出“不在服务状态”操作，并将输出状态设为“不在服务状态”，把要发送的数据放入缓冲区，程序结束；若上一个状态不是“不在服务状态”，则直接将输出状态设为“不在服务状态”，把要发送的数据放入缓冲区，程序结束；若本模块不是处于“不在服务状态”，则再判断它是否处于手动状态，如果是，则判断上一个状态是否是“不在服务状态”，若是，则进行退出“不在服务状态”操作，并把输出状态设为GOOD，将要发送的数据放入缓冲区，程序结束；若上一个状态不是处于“不在服务状态”，则直接将输出状态设为GOOD，再把要发送的数据放入缓冲区，程序结束；若本模块也不处于手动状态，则判断它是否处于自动状态，若是，则判断上一个状态是否是“不在服务状态”，若是，则进行退出“不在服务状态”操作，而后将模拟量数据写入双口RAM，再从双口RAM读取输出数据，最后把要发送的数据放入缓冲区，程序结束；若上一状态不是处于“不在服务状态”，则直接将将模拟量数据写入双口RAM，再从双口RAM读取输出数据，最后把要发送的数据放入缓冲区，程序结束；若本模块也不处于自动状态，则直接把要发送的数据放入缓冲区，程序结束。

如图6所示，多路数字量输入/输出功能块(MDIO)程序流程为：获取自远程现场设备的输入参数，再判断本模块状态，首先，判断本模块是否处于“不在服务状态”，若是，则判断上一个状态是否是“不在服务状态”，若是则进行退出“不在服务状态”操作，并将输出状态设为“不在服务状态”，把要发送的数据放入缓冲区，程序结束；若上一个状态不是“不在服务状态”，则直接将输出状态设为“不在服务状态”，把要发送的数据放入缓冲区，程序结束；若本模块不是处于“不在服务状态”，则再判断它是否处于手动状态，如果是，则判断上一个状态是否是“不在服务状态”，若是，则进行退出“不在服务状态”操作，并把输出状态设为GOOD，将要发送的数据放入缓冲区，程序结束；若上一个状态不是处于“不在服务状态”，则直接将输出状态设为GOOD，再把要发送的数据放入缓冲区，程序结束；若本模块也不处于手动状态，则判断它是否处于自动状态，若是，则判断上一个状态是否是“不在服务状态”，若是，则进行退出“不在服务状态”操作，而后将离散量数据写入双口RAM，再从双口RAM读取输出数据，最后把要发送的数据放入缓冲区，程序结束；若上一状态不是处于“不在服务状态”，则直接将离散量数据写入双口RAM，再从双口RAM读取输出数据，最后把要发送的数据放入缓冲区，程序结束；若本模块也不处于自动状态，则直接把要发送的数据放入缓冲区，程序结束。

如图7所示，监控诊断功能块程序流程为：先对诊断功能块初始化，再进行模态计算并判断该块所处的模态，若模态为“不在服务状态”，将输出状态设为坏，结束程序；若模态是自动时，先从双口RAM中读取系统的状态诊断信息，而后获得系统扫描周期值，最后获取当前系统中本地I/O变量的个数和值，而后结束程序。

各类型的功能块均接受HSE协议的调度，其中多路模拟量输入/输出功能块MAIO、多路数字量输入/输出功能块MDIO在硬件上具有8个输入参数和8个输出参数，并可以通过功能块实例化技术扩展其个数，为本发明提供远程数据接口，根据来自上位机中的PLC算法编程系统中的组态信息与网络上其他现场设备中的功能块进行组态连接，这种组态连接或是把远程输入数据传输给PLC运行系统处理或是把PLC运行系统的控制结果输出给相应的远程设备；监控诊断功能块则为本发明提供监控接口，接收来自上位机的控制信息，同时也把本发明的当前运行状态信息提供给上位机中的组态软件。

算法及相关信息的下载则通过HSE协议的域下载服务实现。

2)PLC运行系统

如图3所示，PLC运行系统中包括PLC系统程序和PLC用户程序，PLC用户程序由PLC算法编程系统中I/O配置文件、TIC码组成；PLC系统程序以虚拟机为核心，基于I/O映象区进行操作，解释执行TIC码；依据I/O配置文件完成输入/输出数据的存取。

PLC运行系统的硬件平台也是一片嵌入式控制器，软件平台是嵌入式实时操作系统RTKernal32。PLC运行系统执行用户在开发环境中编写的算法，按照用户的要求最终完成对生产过程的控制；可以完成的控制类型包括单机就地控制和分布式远程控制。

如图8所示，其电路结构：以第二中央控制器CPU2、可编程逻辑器件CPLD为核心，第二中央控制器CPU2配有第一闪存FLASH1，通过第一只读存储器ROM1存储PLC系统程序，通过第二只读存储器ROM2存储PLC用户程序，第二中央控制器CPU2与可编程逻辑器件CPLD相连，可编程逻辑器件CPLD接至IO内部总线；双口RAM通过第一随机存储器RAM1与可编程逻辑器件CPLD通讯，双口RAM还与FF现场总线接口卡直接通讯。本实施例所述第一随机访问存储器RAM1采用四片并联结构。

如图9所示，PLC运行系统采用周期扫描的工作方式运行，其程序流程为：上电后，首先为程序与数据分配地址空间，而后判断串行的第二只读存储器ROM2中是否有算法，如果没有，则将本发明置于停止模式(S模式)；若有，则将其置于运行模式(R模式)；然后判断系统处于何种模式，若处于S模式，则返回，继续判断系统所处的模式，在S模式下，本发明可以响应中断，接收来自上位机中的新算法；若处于R模式，则判断新算法标志，若有新算法则将该算法从内存载入串行的第二只读存储器ROM2中，以备下次上电时使用；如果没有，则判断本发明是否是初次上电，如果是，则将算法从串行的第二只读存储器ROM2载入内存，如果不是则跳过此步；此后，PLC运行系统进入通信处理阶段，传输本地I/O数据以及PLC运行系统的状态信息传输到双口随机存储器RAM中；而后，PLC运行系统进入输入采样阶段，根据来自于上位机的I/O配置文件把输入数据取至I/O映象区中(这里输入数据有两种来源：在单机就地控制情况下，来自本地I/O模块；在分布式远程控制情况下，来自FF现场总线接口卡中相应的输入/输出功能块)；而后，PLC运行系统进入算法执行阶段，由虚拟机解释执行TIC码(即用户在PLC算法编程系统中编写的算法)，虚拟机是基于I/O映象区进行操作的，它根据算法把输入数据变换成输出数据(控制结果)，并将其存入I/O映象区；再后，PLC运行系统进入输出刷新阶段，根据I/O配置文件将控制结果从I/O映象区送至本地I/O模块(单机应用情况)或FF现场总线接口卡中的相应输入/输出功能块(远程应用情况)；最后，将各标志信息复位。接下来，PLC运行系统将开始新的周期，从前述判断本发明处于何种模式处开始执行，按此方式周期性循环下去。

虚拟机是PLC运行系统的核心，为嵌入式控制器软硬件之间加入了一层硬件抽象层，它由本发明引入PLC运行系统，用来解释执行TIC码，实现系统的控制策略；符合IEC61131-3标准的虚拟机支持100余种操作符、标准函数、标准功能块；此外，还可以开发各种符合用户特定需求的用户函数和功能块。当移植虚拟机到其它操作系统平台时，它之上的所有应用程序都不需要改动。虚拟机技术保证了伪执行代码的操作系统平台无关性和可移植性。由此以来，加强了本发明的开放性和灵活性，使其具有单控制引擎、多目标平台的特点。当有性能更高的硬件出现时，可以通过移植虚拟机到其操作系统平台提升PLC的性能，这使得本发明具有广阔的发展空间。

Claims

1.一种基于基金会现场总线高速以太网的可编程控制器系统，其特征在于：采用两个嵌入式控制器结构的PLC目标系统，一个嵌入式控制器为用于与上位机中的符合IEC61131-3标准的PLC算法编程系统及其它FF现场设备通讯的FF现场总线接口卡，另一个嵌入式控制器为用于执行控制算法实现控制策略的PLC运行系统，两者之间采用双口RAM进行通讯；其中：

PLC目标系统具体包括FF现场总线接口卡和PLC运行系统，在FF现场总线接口卡引入用于输入/输出功能的柔性功能块，即多路模拟量输入/输出功能块和多路数字量输入/输出功能块，作为PLC的远程数据接口，将PLC设备无缝集成于FF HSE总线上；并引入监控诊断功能块，实现上位机对PLC运行状态的监控；上位机中的PLC算法编程系统通过FF现场总线接口卡实现算法及I/O配置文件的下载；

在PLC运行系统中采用符合国际标准IEC61131-3的虚拟机技术，执行上位机编程系统中开发的PLC算法，实现系统控制功能；包括PLC系统程序和PLC用户程序，PLC用户程序由PLC算法编程系统中I/O配置文件、TIC码组成；PLC系统程序以虚拟机为核心，基于I/O映象区进行操作，解释执行TIC码；依据I/O配置文件完成输入/输出数据的存取；并将PLC内部状态信息及本地I/O数据信息周期性地存储于双口RAM，以供上位机监控。

2.按权利要求1所述基于基金会现场总线高速以太网的可编程控制器系统，其特征在于：FF现场总线接口卡还通过引入功能块实例化技术，即输入/输出功能块的个数据根据工业现场实际所需控制的点数进行扩充。

3.按权利要求1或2所述基于基金会现场总线高速以太网的可编程控制器系统，其特征在于：所述FF现场总线接口卡电路包括第一中央控制器(CPU1)及以太网物理接口，第一中央控制器(CPU1)配有第二闪存(FLASH2)，通过第三只读存储器(ROM3)、第二随机存储器(RAM2)、以太网媒体访问控制器(MAC)接至以太网物理接口；第一中央控制器(CPU1)通过双口RAM与PLC运行系统中第二中央控制器(CPU2)、第一随机存储器(RAM1)通讯；第二只读存储器(ROM2)存有FF HSE通讯协议栈，符合HSE协议标准的多路模拟量输入/输出功能块(MAIO)、多路数字量输入/输出功能块(MDIO)以及监控诊断功能块程序。

4.按权利要求3所述基于基金会现场总线高速以太网的可编程控制器系统，其特征在于：所述多路模拟量输入/输出功能块程序流程为：获取来自远程现场设备的输入参数，再判断本模块状态，首先，判断本模块是否处于“不在服务状态”，若是，则判断上一个状态是否是“不在服务状态”，若是则进行退出“不在服务状态”操作，并将输出状态设为“不在服务状态”，把要发送的数据放入缓冲区，程序结束；若上一个状态不是“不在服务状态”，则直接将输出状态设为“不在服务状态”，把要发送的数据放入缓冲区，程序结束；若本模块不是处于“不在服务状态”，则再判断它是否处于手动状态，如果是，则判断上一个状态是否是“不在服务状态”，若是，则进行退出“不在服务状态”操作，并把输出状态设为GOOD，将要发送的数据放入缓冲区，程序结束；若上一个状态不是处于“不在服务状态”，则直接将输出状态设为GOOD，再把要发送的数据放入缓冲区，程序结束；若本模块也不处于手动状态，则判断它是否处于自动状态，若是，则判断上一个状态是否是“不在服务状态”，若是，则进行退出“不在服务状态”操作，而后将模拟量数据写入双口RAM，再从双口RAM读取输出数据，最后把要发送的数据放入缓冲区，程序结束；若上一状态不是处于“不在服务状态”，则直接将将模拟量数据写入双口RAM，再从双口RAM读取输出数据，最后把要发送的数据放入缓冲区，程序结束；若本模块也不处于自动状态，则直接把要发送的数据放入缓冲区，程序结束。

5.按权利要求3所述基于基金会现场总线高速以太网的可编程控制器系统，其特征在于：多路数字量输入/输出功能块程序流程为：获取自远程现场设备的输入参数，再判断本模块状态，首先，判断本模块是否处于“不在服务状态”，若是，则判断上一个状态是否是“不在服务状态”，若是则进行退出“不在服务状态”操作，并将输出状态设为“不在服务状态”，把要发送的数据放入缓冲区，程序结束；若上一个状态不是“不在服务状态”，则直接将输出状态设为“不在服务状态”，把要发送的数据放入缓冲区，程序结束；若本模块不是处于“不在服务状态”，则再判断它是否处于手动状态，如果是，则判断上一个状态是否是“不在服务状态”，若是，则进行退出“不在服务状态”操作，并把输出状态设为GOOD，将要发送的数据放入缓冲区，程序结束；若上一个状态不是处于“不在服务状态”，则直接将输出状态设为GOOD，再把要发送的数据放入缓冲区，程序结束；若本模块也不处于手动状态，则判断它是否处于自动状态，若是，则判断上一个状态是否是“不在服务状态”，若是，则进行退出“不在服务状态”操作，而后将数字量数据写入双口RAM，再从双口RAM读取输出数据，最后把要发送的数据放入缓冲区，程序结束；若上一状态不是处于“不在服务状态”，则直接将数字量数据写入双口RAM，再从双口RAM读取输出数据，最后把要发送的数据放入缓冲区，程序结束；若本模块也不处于自动状态，则直接把要发送的数据放入缓冲区，程序结束。

6.按权利要求3所述基于基金会现场总线高速以太网的可编程控制器系统，其特征在于：监控诊断功能块程序流程为：先对监控诊断功能块初始化，再进行模态计算并判断监控诊断功能块所处的模态，当模态为“不在服务状态”时，将输出状态设为坏，结束程序；当模态是自动时，先从双端口随机访问存储器中读取PLC系统的状态诊断信息，而后获得PLC系统扫描周期值，最后获取本地I/O变量的个数和值，结束程序。

7.按权利要求1所述基于基金会现场总线高速以太网的可编程控制器系统，其特征在于：所述PLC运行系统电路结构以第二中央控制器(CPU2)、可编程逻辑器件(CPLD)为核心，第二中央控制器(CPU2)配有第一闪存(FLASH1)，通过第一只读存储器(ROM1)存储PLC系统程序，通过第二只读存储器(ROM2)存储PLC用户程序，第二中央控制器(CPU2)与可编程逻辑器件(CPLD)相连，可编程逻辑器件(CPLD)至IO内部总线；双口RAM通过第一随机存储器(RAM1)与可编程逻辑器件(CPLD)通讯，双口RAM还与FF现场总线接口卡直接通讯。

8.按权利要求7所述基于基金会现场总线高速以太网的可编程控制器系统，其特征在于：所述PLC运行系统采用周期扫描的工作方式运行，其程序存储于第一只读存储器里，具体流程为：首先为程序与数据分配地址空间，而后判断第二只读存储器中是否有算法，如果没有，则将PLC系统置于停止模式；若有，则将其置于运行模式；然后判断PLC系统处于何种模式，若处于停止模式，则返回，继续判断PLC系统所处的模式，若处于运行模式，则判断新算法标志，若有新算法则将该算法从内存载入第二只读存储器中，备用；如果没有，则判断是否是初次上电，如果是，则将算法从第二只读存储器载入内存，如果不是则跳过此步；此后，PLC运行系统进入通讯处理阶段，传输本地I/O数据以及PLC运行系统的状态信息传输到双口RAM中；而后，PLC运行系统进入输入采样阶段，根据来自于上位机的I/O配置文件把输入数据取至I/O映象区中；再后，PLC运行系统进入算法执行阶段，由虚拟机解释执行TIC码，虚拟机是基于I/O映象区进行操作的，它根据算法把输入数据变换成输出数据，并将其存入I/O映象区；再后，PLC运行系统进入输出刷新阶段，根据I/O配置文件将控制结果从I/O映象区送至本地I/O模块或现场总线接口卡中的相应输入/输出功能块；最后，将各标志信息复位；返回模式判断。

9.按权利要求8所述基于基金会现场总线高速以太网的可编程控制器系统，其特征在于：其中：若处于停止模式，响应中断，接收来自上位机中的新算法。