一款高性能PLC及其开发平台的设计与实现

摘要

本课题对PLC控制系统的基本理论进行了研究，结合对国外成熟PLC产品的应用和实践，掌握PLC系统的原理和基本实现方法，并且完成了一款PLC产品的设计。本课题开发完成的PLC产品中包括：PLC编程界面、PLC编程语言的编译器、PLC本体。 首先，论述了对PLC系统原理的研究成果，介绍了PLC的国内外标准、PLC的运行原理以及PLC编程语言的解释原理。其次，介绍了这款PLC的规格设计，包括：PLC编程模型、PLC通讯以及PLC特殊功能。再次，介绍了PLC产品整个体系的设计。最后，对PLC编程界面、PLC编程语言的编译器、PLC本体的实现进行了阐述。 在PLC编程界面的设计中，详细介绍了指令表和梯形图编程方式下的编辑、显示等功能的实现方法；描述了MODBUS通讯的分层和各层次的函数接口。 在PLC编程语言的编译器设计中，详细描述了编译的流程，重点介绍了编译过程中的两种重要的中间代码的数据结构——内部码和流程码，最后对执行代码生成的各个环节也进行了详细描述。 在PLC本体的设计中，首先介绍了PLC固件的构成，其次对BOOT部分的流程进行了详细介绍，再次介绍了PLC通讯中MODBUS主端、MODBUS从端和自由格式的实现，然后介绍了输入滤波和映射以及输出映射的实现。最后介绍了PLC的特殊功能的实现以及用户中断处理机制。 本课题所设计的PLC，采用瑞萨公司的M16C作为主处理器。PLC配置参数为：输入点36个、输出点24个、高速计数4路(其中2路可设置为AB相计数)、脉冲输出2路、串口2个。PLC的性能参数为：中间线圈6144个、字寄存器8000个、100ms定时器200个、10ms定时器200个、1ms定时器200个、16位计数器300个、32位计数器300个、10K步程序扫描时间小于8ms、程序容量30K步、高速计数最高频率300K、脉冲输出最高频率300K。 PLC产品完成的测试项目包括：逻辑和运算指令测试、流程指令测试、特殊功能测试、通讯测试。测试表明，本课题中采用的设计方法是正确的，PLC产品性能是可靠的。

目录

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摘要

第1章绪论

第2章PLC原理

第3章PLC规格设计

第4章体系设计

第5章PLC编程工具界面设计

第6章PLC编译器设计

第7章PLC本体设计

第8章总结和展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢