数控系统中PLC程序开发软件研究与实现

摘要

随着制造业竞争的加剧和计算机技术的迅猛发展，为了不断增强数控系统的柔性和适应性，数控系统也向着开放式的体系结构方向发展。在发展高速、高效、高精度及智能化等性能的同时，人们对其可靠性有了更高的要求。数控系统内部控制逻辑是由可编程控制器(PLC)来完成。由于PLC硬件日趋标准化，PLC控制程序的编写就成为了关注的焦点，而基于个人计算机的程序开发软件是目前PLC编程工具的主流形式。 亿图实业股份有限公司设计的数控系统中提供有配套的梯形图编程软件来设计或修正PLC程序。但是该软件必须在DOS环境下运行，人机界面不友好，操作不便。本课题的主要任务是为亿图公司的数控系统开发一个基于PC的能为用户提供直观、方便、高效的编程环境的PLC程序开发系统。 本文首先阐述了课题背景，在分析了当前研究中存在的问题的基础上，论述了孝课题研究的重要意义。然后再结合软件工程和IEC61131-3国际标准，对PLC程序开发系统进行了需求分析并设计了总体结构框架。接着介绍了实现本系统所采用的开发工具和开发方法。 在编辑器的实现论述部分，本文首先介绍了用户界面的设计。由于系统采用梯形图语言作为编程语言，所以按照梯形图图形化编程规范，设计出数据结构和模块类模型，并详细阐述了编辑器主要功能的实现方法。在编译器的实现论述部分，提出了借助指令表完成梯形图到目标代码的转换方法。梯形图和指令表通过树结构联系起来。系统以梯级为单位，首先进行语法、逻辑检查排除错误，然后采用“正向深度优先扫描算法”来构造树结构，再采用先根遍历算法扫描树结构来得到正确的指令表。最后对指令表进行词法、语法分析，生成目标代码数据并存储。 本文利用面向对象和模块化的设计方法，实现了可视化、规范化的梯形图设计以及目标代码数据的生成。友好的编辑环境、灵活的编辑方式，方便了用户使用，提高了PLC编程效率。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1课题背景

1.1.1数控系统概述

1.1.2亿图数控系统架构

1.1.3可编程控制器(PLC)的产生和发展

1.2国内外研究现状

1.3课题来源与研究意义

1.4论文的主要工作

1.5小结

第二章PLC程序开发系统整体框架设计

2.1 PLC程序开发系统设计原则

2.1.1软件工程观念

2.1.2 IEC61131-3国际标准

2.2 PLC程序开发系统需求分析

2.3 PLC程序开发系统框架设计

2.4开发工具及开发方法介绍

2.4.1开发工具

2.4.2开发方法

2.5小结

第三章PLC程序编辑模块设计

3.1用户界面设计

3.2编辑模块总体设计

3.2.1梯形图图形化编程规范

3.2.2梯形图构造模型

3.2.3数据结构设计

3.3模块类模型设计

3.3.1梯形图画布类设计

3.3.2梯级类设计

3.3.3元件类设计

3.4模块功能实现

3.4.1梯形图的绘制

3.4.2梯形图局部刷新

3.4.3梯形图的删除、复制、粘贴和剪贴

3.4.4工程文件存储和载入

3.5小结

第四章PLC程序编译模块设计

4.1程序编译过程概述

4.2梯形图向指令表转换设计

4.2.1转换方法

4.2.2梯形图语法、逻辑检查

4.2.3梯形图向树的转化

4.2.4树向指令表的转化

4.3指令表向目标代码转换设计

4.3.1指令表语句格式

4.3.2词法分析

4.3.3语义分析

4.3.4目标代码数据生成

4.4小结

第五章总结与展望

5.1全文总结

5.2进一步研究展望

参考文献

致谢

作者在研究生期间发表的论文及参与的项目