An IEC 61131-3-based PLC implemented by means of an FPGA

Chmiel, Mirosław; Kulisz, Józef; Czerwiński, Robert; Krzyzyk, Adrian; Rosół, Marcin; Smolarek, P.

doi:10.1016/j.micpro.2015.11.001

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“…With an architecture primed for direct IL instruction execution, we've leveraged the dual capabilities of both Xilinx and Intel FPGAs. Distinctly departing from prior works such as Chmiel's [11], our study is neither a mere extension nor limited to previously trodden methodologies. Introducing innovative elements like the "Operands selector" and specialized memory blocks (M0_X and M1_X), we've sought to redefine benchmarks in FPGA-based microprocessor designs.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 87%

Modeling and Implementation of a Specific Microprocessor to Enhance the Performance of PLCs Employing FPGAs

Delgado-del-Carpio,

Hilario-Tacuri,

Hernández-Gutiérrez

2023

J. Electron. Electric. Eng.

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This work presents the design of a microprocessor synthesized in FPGA based on the IEC 61131-3 standard. We report the architecture, and the operation of the internal hardware which allows the execution of Instruction List (IL). One of the most important components is the operands_selector block which allows memory elements, inputs, or outputs of the microprocessor to be treated as operands. Two ALUs are available to perform a bit, integer, and floating-point operations. The implementation of this microprocessor allows concluding that our designed microprocessor implemented in xc7a100tcsg324 (Xilinx) or EP4CE10E22C8 (Intel) FPGAs is superior in their execution times compared to the microprocessor evaluated in early studies and to one of the S7-1500 family processor.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 87%

Modeling and Implementation of a Specific Microprocessor to Enhance the Performance of PLCs Employing FPGAs

Delgado-del-Carpio,

Hilario-Tacuri,

Hernández-Gutiérrez

2023

J. Electron. Electric. Eng.

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“…También se debe considerar la flexibilidad ya que los diseños pueden ser adaptados a los cambios en las necesidades del proceso como ser mayor numero de sensores y actuadores, aumento de terminales de esclavos, agregar funciones o instrucciones en los diseños existentes, simplemente cambiando el lenguaje HDL y configurando la FPGA para el nuevo diseño. Esto es lo mismo que desarrolla una arquitectura modular en un sistema basado en PLCs (Gawali & Sharma, 2009;Chmiel et al, 2016). Uno de los aspectos en la que se diferencia las FPGAs de otras tecnologías es la posibilidad de ejecutar en paralelo bloques de diseño hardware lo que proporciona un mejor rendimiento y precisión en comparación con los PLC convencionales (Economakos et al, 2014).…”

Section: -16unclassified

Control of industrial processes using reconfigurable hardware

2019

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La realización de proyectos de automatización de procesos industriales es, desde el punto de vista del hardware y software, cada vez más complejo y sofisticado, dado que su implementación exige capacidad de cálculo; presentación grafica; protocolos de comunicación, tanto con el exterior, con el punto donde se encuentra el proceso controlado, entre los distintos módulos componentes del sistema de control distribuido encargado de monitorizar las señales procedentes de los sensores, y modificar las variables del proceso controlado mediante actuadores. En este trabajo presentamos un sistema de control automático de procesos en tiempo real, aplicando hardware reconfigurable. Esta tecnología se presenta como una alternativa a los controladores lógicos programables (PLC), utilizados tradicionalmente en la industria, debido a su costo cada vez menor, capacidad de procesamiento paralelo, que permite mayor velocidad de proceso, capacidad de comunicación y presentación gráfica. Pero por sobre todo, el aspecto que hace diferente a las FPGAs con respecto a otras tecnologías es la capacidad de reconfiguración dinámica, ventaja que le permite que en caso de avería del controlador se pueda reconfigurar para impedir la parada del proceso controlado, factor muy importante para evitar daños y pérdidas económicas.

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“…This suite consists of textual languages, Instruction List (IL) and Structured Text (ST), and graphical languages, Ladder Diagram (LD) and Function Block Diagram (FBD), Sequential Function Chart (SFC), Continuous Function Chart (CFC). The main extensions are new data types and conversion functions, references, name spaces and the object-oriented features of classes and function blocks [1].…”

Section: The Xsoft Programmentioning

confidence: 99%

“…As a result of these efforts, today we have PLCs which can be programmed through diagrams with block functions, instructions lists, the C language and structured text, all at once [1].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%