PLC编程软件的设计与下位机的仿真与实现

摘要

本论文首先介绍了可编程控制器的基本概念和特点，编程语言以及其发展趋势。但传统的PLC由于生产厂家众多，各种机型不兼容，没有统一的标准，为了解决该问题，本文介绍了软PLC技术。本文的主要任务就是要设计一个符合国际IEC16631-3标准的PLC编程软件和实际的运行系统。通过对系统的分析，确定了系统的主要结构分为上位机PLC程序开发系统和下位机实际运行系统。 PLC编程软件是专业设计人员编制、编辑、调试、下载PLC控制程序的必备工具。在PLC编程软件开发过程中，采用面向对象的设计方法设计实现了编程软件的编辑模块。本文重点研究了梯形图与指令表之间相互转换的算法。在前人研究的基础上，在从梯形图向指令表转换模块中，通过扫描梯形图构建AOV图，并由AOV图构造生成二叉树，最后采用一定规律遍历二叉树成功实现了梯形图向指令表的转化；而在从指令表向梯形图转化的过程中，利用指令表生成二叉树，并对二叉树进行中序遍历最终实现了转化。为了使上位机的程序能顺利、方便、简洁地下载到下位机系统中，论文中还介绍了指令表编码模块的内容。 下位机运行系统是本文设计中的一个重要内容。在简要介绍PLC系统运行原理的基础上，重点介绍了指令表程序解释执行的原理以及PLC基本指令和功能指令解释执行的程序实现，成功地解决了下位机系统实现的关键问题。并在搭建了系统硬件和软件的基础上，对符合系统设计要求的应用软件进行开发。应用软件分为两部分：下位机处于“运行”状态下的应用程序和下位机处于“调试”状态下的应用程序。最终，本文成功地实现了软件开发的设计目标。下位机系统中的软件是在ADS1.2环境下采用C开发的，具有良好的程序结构。 最后，通过两个测试实例对系统的各项性能进行测试。测试结果表明，系统的各项指标都符合本文设计的目标。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第1章绪论

§1.1可编程控制器概述

§1.1.1可编程控制器的概念

§1.1.2可编程控制器的特点和分类

§1.1.3可编程控制的编程

§1.1.4可编程控制器的发展趋势

§1.2软件PLC的产生与特点

§1.2.1软件PLC产生

§1.2.2软件PLC的特点

§1.3本课题的提出

§1.4本文的研究目标、主要内容和内容安排

§1.4.1本文的研究目标、主要内容

§1.4.2内容安排

第2章系统总体设计

§2.1 PLC的结构和工作原理

§2.1.1 PLC的结构

§2.1.2 PLC的工作原理

§2.2系统需求

§2.2.1上位机需求分析

§2.2.2下位机需求分析

§2.3系统总体设计

§2.3.1 PLC编程软件功能结构

§2.3.2下位机功能结构

§2.4本章小结

第3章PLC编程软件设计与实现

§3.1 PLC编程语言编辑模块

§3.1.1梯形图编辑

§3.1.2指令表程序的编辑

§3.1.3梯形图语法检查

§3.2梯形图与指令表之间的转化

§3.2.1梯形图转化为指令表

§3.2.2指令表转化为梯形图

§3.3指令的编码

§3.3.1指令表格式

§3.3.2编码的原则

§3.3.3编码的过程

§3.4本章小结

第4章下位机的实现

§4.1指令表的解释执行

§4.1.1指令表程序解释原理

§4.1.2基本逻辑指令解释方法的实现

§4.1.3功能指令解释方法的实现

§4.1.4模拟量的处理

§4.2下位机的硬件平台

§4.3下位机系统的软件平台设计

§4.3.1建立中断异常矢量表

§4.3.2初始化堆栈

§4.3.3初始化硬件

§4.4下位机的应用软件设计

§4.4.1运行状态程序具体实现

§4.4.2调试状态程序具体实现

§4.5本章小结

第5章系统测试及结果

§5.1测试内容

§5.2测试用例及测试过程

§5.2.1逻辑测试用例

§5.2.2功能指令测试用例

§5.3测试总结

第6章总结及展望

致谢

参考文献

攻读硕士研究生期间发表论文情况