面向对象方法在PLC程序设计中的应用研究

摘要

可编程控制器(PLC)以其可靠性高、功能强大以及能适应在各种恶劣环境中工作的特点而被广泛应用于工业控制领域。传统的可编程控制器程序设计主要是基于面向过程的编程思想，包括基于逻辑代数的组合逻辑函数法、基于流程图的功能图法以及与Petri网相结合的程序设计法。基于这些方法设计的PLC程序存在可读性差、代码重用性差以及修改困难等缺点，特别是对于大型、具有复杂功能逻辑的应用程序更是如此。面向对象的程序设计方法是一种在理论体系和实际应用中都被证明了的高效程序设计方法，将其设计思想引入到PLC控制领域并应用于PLC的程序设计具有十分重要的意义。
　　本文基于面向对象思想与统一建模语言(UML)，研究在PLC程序设计过程中的系统分析与建模、类的构建以及程序实现等方面，并通过烘烤控制系统的设计与实现验证了面向对象方法应用在PLC程序设计中的有效性。主要工作包括:
　　(1)本文介绍了PLC的相关技术，分析PLC控制系统传统程序设计的过程和基于面向对象方法的程序设计过程。
　　(2)本文基于UML语言，研究对PLC控制系统程序设计进行分析和建模的可行性，给出PLC系统中的UML建模过程。
　　(3)使用面向对象程序设计方法实现类的封装，使控制系统程序的结构更加清晰，并结合西门子的Step7开发平台探讨程序的实现过程。
　　(4)最后，基于面向对象方法和UML对一个实际的烘烤控制系统进行详细分析和建模，并实现该系统的编程，进而验证面向对象方法在PLC程序设计中的可行性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景、意义及研究现状

1．1．1 课题背景

1．1．2 研究意义

1．1．3 研究现状

1．2 论文主要工作

1．3 论文的内容安排

第二章 PLC技术及面向对象的PLC程序设计

2．1 PLC的基本概念及组成

2．1．1 PLC的组成模块

2．1．2 PLC系统的硬件设计

2．2 PLC的特点与应用领域

2．2．1 PLC的特点

2．2．2 PLC的应用领域

2．2．3 PLC的性能指标

2．3 PLC的编程语言

2．3．1 结构化文本语言

2．3．2 梯形图语言

2．4 PLC程序设计

2．4．1 传统PLC程序设计

2．4．2 面向对象的PLC程序设计

2．5 本章小结

第三章 PLC系统的UML建模

3．1 UML技术

3．1．1 UML简介

3．1．2 UML基本概念

3．1．3 UML语法和语义

3．1．4 UML的扩展机制

3．2 PLC系统的UML建模

3．2．1 PLC系统功能模型

3．2．2 PLC系统对象建模

3．2．3 PLC系统行为建模

3．3 本章小结

第四章 PLC程序设计中类的构建及实现

4．1 PLC程序中类的构建

4．1．1 构建设备类

4．1．2 构建PLC系统的流程类

4．1．3 消息传递机制

4．2 类的实现

4．2．1 用户程序中的块

4．2．2 封装的实现

4．2．3 程序实现

4．3 本章小结

第五章 烘烤控制系统的面向对象方法建模与实现

5．1 烘烤控制系统的工作流程

5．1．1 工作流程

5．1．2 气动系统

5．2 系统需求分析

5．3 烘烤控制系统的UML建模

5．3．1 烘烤控制系统的功能模型

5．3．2 烘烤控制系统对象模型

5．3．3 烘烤控制系统动态模型

5．3．4 设计烘烤控制系统时序图

5．4 烘烤控制系统程序实现

5．5 本章小结

第六章 结论和展望

6．1 本文主要贡献

6．2 今后工作展望

参考文献

致谢

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