基于Codesys的绞车控制系统通用设计平台研究

摘要

绞车是一种应用广泛的工程机械，不同绞车在功能、控制目标方面存在差异性，导致绞车控制系统的通用性较差，同时由于绞车运动控制器和工业组态软件种类繁多且不同产品之间互用性较差，导致开发周期长、效率低，并且现有的工业组态软件的应用方向没有绞车控制系统应用方向的针对性，二次开发和功能扩展能力较差。因此，开发一种具有高效组态效率的适用于绞车的通用化控制系统设计平台能够很好的满足当前控制器产品和工业组态软件产品在绞车控制系统开发中的不足。 本论文以绞车控制系统为研究对象，提出一种基于Codesys的适用于绞车的通用化控制系统设计平台。基于Codesys控制器和绞车控制需求，分析绞车控制系统的特点，采用基于模板的代码生成技术、模型驱动的代码生成技术、图形化编程方式以及信号槽机制，使用Python编程语言设计了简单高效的人机界面。采用数据库技术对绞车控制系统子模块的开发过程进行保存，实现对开发过程的重新修改和使用，提高其通用性。以操作快速简便为目的，设计了Codesys控制器触摸屏通讯参数配置模块和关键数据断电保持模块的图形化编程方法。基于字典数据结构，结合codesys主程序架构特点，设计并实现了用于生成主程序的功能。设计了模板化的IO定义表格，按照Codesys程序中IO定义格式快速生成IO定义源代码。 最后，为方便实验数据采集，基于OPC标准通讯结构和通用协议，设计了OPC客户端实现对现场设备数据的存取，以用于对重物进行收放的电动绞车为测试对象，采用本文开发的通用设计平台进行控制系统开发，验证了基于Codesys的绞车控制系统通用设计平台的通用性和快速性。

目录

声明

致谢

摘要

1绪论

1．1课题研究背景

1．1．1绞车分类

1．1．2绞车控制器分类

1．2绞车及控制器研究现状

1．2．1国外研究进展

1．2．2国内相关研究进展

1．3工业控制组态软件技术研究现状

1．3．1组态软件技术国内研究现状

1．3．2组态软件技术国外研究现状

1．4课题研究意义及内容

1．4．1课题研究意义

1．4．2课题研究内容

2设计平台架构设计与分析

2．1设计平台的硬件架构

2．1．1 Codesys控制柜架构及IO端口定义

2．1．2绞车系统的基本特征

2．1．3绞车控制系统的通信接口

2．2设计平台的软件架构

2．2．1绞车通用算法分析

2．2．2应用层程序架构

2．2．3逻辑层程序架构

2．3设计平台设计目标

2．4本章小结

3设计平台的数据交互及处理

3．1代码自动生成技术分析

3．1．1基于模板解析的代码生成技术

3．1．2基于MDA的代码生成技术

3．2基于Codesys的业务逻辑代码自动生成技术实现

3．2．1基于真值表模型构建业务逻辑

3．2．2基于表达式树模型构建业务逻辑

3．2．3基于FSM模型生成ST逻辑代码

3．3基于Codesys的程序组织单元POU构建

3．4绞车控制系统通用的外部库封装与调用

3．4．1 Codesys外部库接口封装

3．4．2绞车控制系统外部库调用

3．5本章小结

4界面系统的设计与实现

4．1界面系统的整体设计思想

4．1．1 PyQt信号槽设计思想与面向对象编程

4．1．2设计模式的应用

4．1．3 GUI开发模式

4．2数据断电保持模块的设计实现

4．3触摸屏通讯模块的设计实现

4．3．1 ModBus通信参数设置

4．3．2 ModBus通信模块的ST控制程序生成

4．4在线编程及主程序调用的设计实现

4．4．1在线编程界面设计实现

4．4．2主程序调用

4．5本章小结

5通用设计平台的测试

5．1测试对象简介

5．2实验数据采集

5．2．1 OPC技术的架构

5．2．2 OPC客户端实现

5．3设计平台组态过程

5．4设计平台测试结果

5．5本章小结

6总结与展望

6．1论文工作总结

6．2论文研究展望

参考文献