基于IEC61131-3标准功能块组态软件设计与实现

摘要

IEC61131-3标准是IEC61131标准的第三部分，在统一的语法和语义的基础上，对工业控制系统中最常用的编程语言进行了规范，在工控行业内被广泛遵守和推广。基于IEC61131-3标准的分布式可编程控制器系统已成为该领域的主要发展趋势，而基于该标准的系统运行策略组态软件作为控制系统核心，具有重要的地位。 本文在VC++6.0平台下设计开发了基于IEC61131-3标准的功能块组态软件PLC_Config。软件由工程及设备管理、IEC61131-3标准编程系统、设备状态监控、设备描述信息管理、通信过程管理等模块组成。实现对控制系统中设备进行程序编辑、运行方式控制及运行状态监控、设置等功能，通过设备描述技术实现设备与组态软件的互操作，在此基础上实现设备在控制系统中的集成，采用基于XML语言的设备组态信息描述实现系统中的数据交换与信息共享。 基于PLC设备的运行特点、组态软件对设备的操作过程，以及设备I/O及寄存器资源、设备软件功能单元、设备基本属性参数等方面内容制定了设备描述规范。软件设计中使用DOM方法解析设备描述文件获取设备信息，通过统一的设备描述应用接口对系统中各种类型设备进行操作，在设备资源显示与配置、程序基本构成单元的生成与应用、寄存器存储区使用管理等方面实现了与具体目标设备类型无关的通用性设计，实现了在基于IEC61131-3标准的系统组态软件平台中的设备集成与互操作。 在软件设计中利用XML语言的自解释性以及对描述信息中复杂数据结构的准确反映，将其作为用户编程环境的后台存储数据与设备指令编译码之间的中间层存储介质，实现了独立于编程语言以及设备硬件平台的用户程序描述与存储方式。对于功能块或梯形图程序的XML描述信息，根据特定的PLC设备或应用场合配置相应的XML文件解析与转换规则，实现用户程序与寄存器变量存储信息在设备间的移植以及在软件功能模块间的共享。 作为控制系统上位机组态平台的核心部分，经过现场与工程应用，软件的各组成模块能够实现设计功能，软件的运行情况可以体现其设计特点，满足控制系统的组态要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1现代PLC控制系统与IEC61131-3标准

1.2基于现场总线技术的PLC控制系统

1.3国内外的PLC系统及IEC61131-3编程软件发展现状

1.4控制系统的组态与设备集成

1.4.1控制系统的组态平台与设备管理

1.4.2 PLC控制系统中设备集成的主要问题

1.5课题的研究背景及主要内容

2软件的功能及主要设计特点

2.1软件的体系结构

2.2组态软件中的设备集成

2.3设备组态信息的中间层存储形式

2.4组态平台中的IEC61131-3编程系统

2.5小结

3 PLC控制系统的设备描述规范及其应用

3.1 IEC61131-3系统的设备描述规范

3.2应用于IEC61131-3系统的设备描述内容

3.2.1 I/O资源描述部分

3.2.2设备内部寄存器存储区描述定义

3.2.3设备中软件功能单元的描述定义

3.2.4设备基本属性的描述定义

3.3基于XML语言的设备描述技术

3.3.1基于XML的设备描述语言

3.3.2设备描述文件的开发

3.3.3基于DOM的描述文件操作接口

3.4基于XML设备描述的软件设计

3.5小结

4基于XML语言的设备程序描述及其应用

4.1用户程序的构成及其描述信息结构

4.2功能块间的逻辑连接与执行顺序

4.3功能块及梯形图语言的XML描述定义

4.3.1基于XML语言的变量信息描述

4.3.2功能块语言的XML描述

4.3.3梯形图语言的XML描述

4.4 XML数据描述内容的解析与转换

4.5小结

5软件的编程实现

5.1基于MFC文档视图结构的软件框架

5.2工程及设备管理模块的实现

5.2.1工程与设备管理部分的数据存储结构

5.2.2可视化设备管理界面的实现

5.3用户程序编辑环境的设计实现

5.3.1可视化编程环境的总体设计

5.3.2功能块图编程环境的设计

5.3.3梯形图编程环境的设计

5.4编程界面与程序描述文件的信息交互

5.4.1编程界面文档类数据的保存

5.4.2描述信息到文档类存储数据的转换

5.5变量监控界面的实现

5.6小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢