文/深圳市优易控软件有限公司

从ProU团队多年在基于PC控制系统的应用和开发经验来看，如何提高基于PC的控制系统的稳定性、降低开发难度门槛，并支持不同类型工程师的编程习惯，是拓展基于PC的控制系统应用领域的关键。

从2015年开始，ProU团队将日系梯形图和C语言带入PC世界，解决了部分客户的痛点。2019年初，ProU团队将API运动函数接口开放给客户；工程师可以在C#或C++程序中，调用ProU提供的YKCAT运动控制函数，操作PC的以太网口实现EtherCAT运动控制；或操作winPLC上的脉冲接口，实现脉冲控制。

随后，ProU团队又将API函数调用开发方法提升为灵活、功能强大且免费的开发框架ProCon，打破了C#、C++等高级语言开发环境、PLC开发环境以及实时系统的隔阂，希望开启基于PC控制系统的2.0时代。

已经发布的ProCon S1系统，主要有以下几个新特性：

特性一、将ProU平台上经过大量项目验证的控件库，改造后引入ProCon框架，称为YKCon控件库。用户可以通过Microsoft Visual Studio改造YKCon中的控件，重新导入ProCon框架，或者直接导入用户自己的应用程序。

如图1中的案例，在YKCon中的CAD控件，用户可以导入或绘制运动轨迹，并直接转化为轴的运动数据。用户通过开放的接口对控件进行改造，标准的CAD控件变成了适合点胶行业应用的行业控件：增加了点胶相关的示教信息列表、路径和金手指位置的颜色强化等。

图1：用户可编辑的CAD控件。

自动点位、轴调试也是用户反馈比较常用的YKCon控件，如图2所示。

图2：YKCon中的轴调试和示教控件。

特性二、调查发现，大量工程师和项目经理更倾向使用梯形图或ST，开发设备的逻辑和运动控制功能。而对于机器个性化的示教和显示界面，以及与上位系统的通讯功能，通过高级语言开发的各种控件则更加灵活和易于调试。然而，传统方式需要在两套系统的通讯上，花费一定的开发和调试时间。

现在，优易控将ProU PLC引入ProCon框架，PLC中使用的“变量”列表可以导出为文件，用户可以将此文件导入到Visual Studio中，并在程序中直接读取或写入。图3右侧为添加进来的变量程序，左侧为程序中对变量进行的操作，用户可以直接进行读取和写入。

这样，ProCon中的PLC程序模块和高级语言控件，可以方便地建立快速、直接的数据链接。

图3：在高级语言程序中直接操作软PLC中的变量。

特性三、在ProU软PLC中，用户的PLC以及C语言程序运行在实时系统中（RTOS）中，不仅是用户程序，包括用户程序中调用的EtherCAT协议栈，运动控制算法等需要稳定运行、快速响应的功能模块，都需要运行在实时系统（RTOS）中，以保证系统的稳定和性能。

ProCon框架中引入了开放的实时环境，用户可以直接使用高级语言开发用户程序。

不同于虚拟机技术（hypervisors）、Windows设备驱动程序或是单片机应用程序，实时系统是一个完整的操作系统，独占Intel CPU运算核心、内存、I/O和中断。实时系统完全独立于Microsoft Windows，是响应重要任务最快速和最安全的选择。实时系统图4所示：

图4：实时系统实现用户关键程序的执行与Microsoft Windows分离。

工程师在安装实时系统开发套件后，可以在Microsoft Visual studio中直接开发运行在实时系统中的用户程序（C或C++）。

在实时系统上运行用户程序的最大价值，是机器运行时间和稳定性的提高。图5是在一个点胶平台上基于同样的伺服系统，ProCon实时环境与原运动控制卡方案运行一段同样轨迹的耗时对比。

图5：点胶实验平台中ProCon实时环境与运动板卡方案的运行效率比较。

除了缩短系统的执行周期（Cycle time）以及提高系统的稳定性外，基于实时系统的用户程序可以实现传统运动控制卡方案难以实现的功能，比如：

A.     转盘或流水线设备中经常使用的传感器到位信号，传统方案的脉冲信号捕捉容易受到Windows执行周期抖动的影响。实时系统可以实现类似PLC才能实现的稳定的脉冲捕捉功能。

B.     机器视觉领域的用户，可以将自己的视觉算法在实时系统中重新编译，通过调用ProCon的实时GigE协议，实现机器视觉功能与设备其他功能模块（如运动控制）的高效、稳定的交互。

图6是SMT设备执行周期的对比，运行在实时系统中的机器视觉与运动控制，可以获得更好的机器运行效果。

图6：SMT设备不同方案的执行周期对比。

C.     运动控制领域的客户，可以将自己的机器人跟随算法运行在实时系统中，通过调用ProCon中的N轴插补，实现更稳定和精确的运动控制。

D.     用户可以将网口、串口由实时系统管理，适用于要求高速及稳定通讯的应用场合。

ProCon框架集成于ProU WinPLC控制器和PCIpro软件解决方案中，并完全免费。优易控致力于将基于PC的控制平台的集成开发和执行效率提升到一个新水平，并将在未来的ProCon S2中加入更多强大的功能和开发方式。