面向数控机床的嵌入式软PLC开发系统的研究

摘要

PLC在自动化工业控制领域中具有十分重要的作用，它的功能强、可靠性高。而传统硬PLC封闭的体系结构存在着通用性差、兼容性不好的缺点。近年来，随着计算机技术和超大规模集成电路技术的迅速发展以及IEC61131-3标准的出现，软PLC得到突飞猛进的发展。与此同时，随着嵌入式系统在工业控制领域中的广泛应用，产生了嵌入式软PLC，并且它在工业控制领域中占据了领先地位。在嵌入式软PLC系统中，软PLC可以作为一个嵌入式应用程序运行在嵌入式系统中，这弥补了传统PLC通用性差、兼容性不好，实时性不强的缺点，并且节约了大量资源。嵌入式软PLC不仅能够在PC平台实现软PLC的全部功能，而且它资源配置合理，控制灵活，在实际中大大节约了成本。
　　本文主要以嵌入式软PLC开发系统的实现为研究内容，在Windows操作系统和Visual C++6.0的开发环境下，实现了嵌入式软PLC开发系统的功能。
　　在研究中，首先通过分析传统硬PLC、软PLC以及嵌入式系统的特点，指出了研究嵌入式软PLC系统的意义，提出了嵌入式软PLC的开发系统和运行系统的关键技术，其中开发系统是嵌入式软PLC系统的基础，它在PC平台上运行，运行系统使嵌入式软PLC整个系统的功能得以实现，并在嵌入式平台上运行;其次对开发系统的编辑模块进行设计，该模块为用户提供了友好的界面和直观、方便、高效的PLC编程平台，该平台便于实现梯形图元件的添加、删除、修改、复制、粘贴等功能;然后对开发系统的编译模块进行分析，该模块完成了梯形图向指令表转换的全部过程，实现了指令表程序的编译功能;最后对该系统进行了测试，检验了嵌入式软PLC开发系统的正确性和可靠性，测试结果表明，该开发系统运行良好，能较好的实现嵌入式软PLC系统的基本功能，达到了研究目的，为实际的工业控制打下了基础。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 课题的背景及意义

1．1．1 数控系统发展简史

1．1．2 PLC发展简史

1．1．3 PLC在数控机床控制系统中的地位

1．2 国内外文献综述

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究现状

1．3 本研究课题的目的和主要研究内容

1．3．1 研究课题的目的

1．3．2 本课题的主要研究内容

1．4 本章小结

第2章 数控机床嵌入式软PLC的实现基础

2．1 CNC装置的组成及功能

2．1．1 CNC系统的组成

2．1．2 CNC装置的组成

2．1．3 CNC装置的工作过程

2．1．4 CNC装置的功能

2．2 PLC在数控系统中的应用

2．3 传统PLC的结构和工作原理

2．3．1 传统PLC的构成

2．3．2 传统PLC的工作原理

2．4 嵌入式软PLC的基础构架和实现原理

2．4．1 嵌入式软PLC的硬件平台及其功能

2．4．2 嵌入式软PLC系统的体系结构

2．4．3 嵌入式软PLC的控制方案

2．4．4 嵌入式软PLC系统的开发语言

2．4．5 嵌入式软PLC系统的执行方式

2．4．6 嵌入式软PLC系统的执行原理

2．5 传统PLC与嵌入式软PLC之间的关系

2．5．1 硬件方面

2．5．2 软件方面

2．6 本章小结

第3章 嵌入式软PLC开发系统中编辑模块的研究

3．1 嵌入式软PLC编辑模块开发工具的选择

3．2 IEC61131—3标准的梯形图语言

3．3 梯形图编辑系统设计

3．3．1 梯形图编辑界面设计

3．3．2 梯形图的编辑

3．3．3 梯形图程序管理模块

3．3．4 梯形图编辑中的错误检查

3．4 本章小结

第4章 嵌入式软PLC开发系统中编译模块的研究

4．1 图的有关知识

4．1．1 图的定义

4．1．2 图的拓扑排序

4．2 图存储结构

4．2．1 图的存储结构选择

4．2．2 十字链表

4．3 梯形图转化为指令表

4．3．1 梯形图抽象为有向图

4．3．2 有向图的拓扑排序

4．3．3 有向图转化为指令表

4．4 指令表程序的编译

4．4．1 前端分析

4．4．2 后端归纳

4．5 PLC指令的解释

4．5．1 PLC指令解释的基本流程

4．5．2 PLC指令解释的基本规则

4．5．3 目标代码生成过程

4．6 本章小结

第5章 面向数控系统的嵌入式软PLC开发系统的测试与运行

5．1 编辑模块的测试

5．1．1 梯形图元件添加测试

5．1．2 梯形图元件删除测试

5．1．3 梯形图元件插入测试

5．1．4 梯形图元件更改测试

5．1．5 梯形图元件复制、撤销测试

5．2 编译模块的测试

5．3 嵌入式软PLC运行系统

5．3．1 运行系统的构成

5．3．2 运行系统的实现过程

5．4 本章小结

结论

6．1 主要完成工作

6．2 对未来的展望

参考文献

致谢

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