基于实时损伤系统的嵌入式软PLC的研究与实现

摘要

本课题在传统PLC的结构和工作原理基础之上，设计并构建了嵌入式软PLC的总体框架。具体将嵌入式软PLC系统分为开发系统和运行系统来研究实现。
　　开发系统运行于PC机，主要完成PLC程序的编辑、编译以及实现与运行系统的通信等工作。用户程序的编写是以工业控制中常用的梯形图来实现的，然后将其编译生成运行系统能够识别并执行的中间代码。软PLC开发系统是运行系统的输入端，它们之间使用RS232来实现串口通信。在KeilμVision4IDE中采用交叉编译的方式设计开发了嵌入式软PLC运行系统。嵌入式处理器STM32为软PLC运行系统的硬件平台，嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ作为软件平台。文中详细分析了μC/OS-Ⅱ内核结构，在此基础上将μC/OS-Ⅱ成功移植到STM32F103处理器上，构建了嵌入式软PLC运行系统所需的实时环境。运行系统实现了对目标代码的解释执行和PLC的具体控制功能。其由软元件初始化和指令解释执行两部分组成。
　　论文最后用按键控制LED灯亮灭实验验证整体系统。实验结果显示，本课题设计开发的软PLC除很好的达到了传统PLC的功能外，还具有简单灵活，使用方便安全等优点，较好的实现了设计目的。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 国内外相关技术研究现状

1．2．1 嵌入式系统发展现状及趋势

1．2．2 软PLC发展现状及趋势

1．3 论文主要内容

1．3．1 论文实现的目标

1．3．2 论文结构安排

第二章 嵌入式软PLC总体结构设计

2．1 传统PLC的结构和工作原理

2．1．1 传统PLC的结构

2．1．2 传统PLC工作原理

2．2 嵌入式软PLC的结构和原理

2．2．1 嵌入式软PLC的总统结构

2．2．2 开发系统结构分析

2．2．3 运行系统结构分析

2．3 嵌入式软PLC开发平台的软硬件选择

2．3．1 嵌入式软PLC硬件平台选择

2．3．2 嵌入式软件开发环境的建立

2．4 本章总结

第三章 嵌入式实时操作系统μ C／OS-Ⅱ

3．1 嵌入式实时操作系统概述

3．1．1 嵌入式操作系统

3．1．2 实时操作系统

3．2 嵌入式实时操作系统μ C／OS-Ⅱ

3．2．1 μ C／OS-Ⅱ操作系统特点

3．2．2 μ C／OS-Ⅱ内核结构分析

3．3 μ C／OS-Ⅱ操作系统在STM32F103上移植

3．3．1 移植步骤

3．3．2 μ C／OS-Ⅱ在STM32F103处理器移植测试

3．4 本章小结

第四章 嵌入式软PLC开发系统的设计与实现

4．1 梯形图编辑器的实现

4．1．1 梯形图软元件的设计与实现

4．1．2 软PLC开发系统编辑界面的设计

4．2 梯形图编译器的实现

4．2．1 梯形图规范检查

4．2．2 梯形图转化为语句表的实现方法

4．3 本章小结

第五章 软PLC运行系统的设计与实现

5．1 软PLC运行系统工作原理

5．2 软PLC串口通信的实现

5．3 软PLC运行系统指令的实现方法

5．3．1 软PLC运行系统基本逻辑指令的实现

5．3．2 软PLC指令操作数的设置和读取

5．4 软PLC运行系统指令解释器的设计与实现

5．5 软PLC运行系统测试

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目