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基于构件重构技术的PLC算法生成平台的研究与实现

作　者: 王婷
导　师: 包健
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 梯形图重构复合构件设计效率通用平台
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 53次
引　用: 1次
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内容摘要

可编程逻辑控制器作为现代工业控制四大支柱之一,在各种工业过程控制及各类机电一体化设备控制中得到极为广泛的应用。随着IEC61131-3标准的逐步推广和软硬件结合方式的普遍使用,PLC编程软件成为PLC开发过程中必不可少的部分。由于目前各个PLC制造商都配套拥有自己的设计平台,且其规范各不相同,工业控制相关人员需掌握各个不同软件的使用方法和控制程序设计标准,给设计过程带来不便,因此研究并实现一套界面友好、设计高效的通用PLC算法生成平台,具有较高的使用价值,并对PLC的发展具有重要的意义。本文在研究PLC算法生成平台设计相关技术的基础上,基于构件重构思想,设计并实现了PLC控制算法生成通用平台,该平台提供符合IEC61131-3标准的梯形图和指令表的设计功能,支持AVR、ARM7和ARM10E系列芯片。论文的主要工作及研究成果为:(1)在学习研究IEC61131-3国际标准和分析PLC编程工具及其发展状况的基础上,结合系统的需求分析,对PLC算法生成平台进行总体设计,将整个平台划分为用户界面层、梯形图算法解析层和数据通信层。用户界面层主要提供良好的控制算法设计环境,提高用户的设计效率;梯形图算法解析层负责将梯形图程序转化成可执行文件;数据通信层实现PLC与PC机之间数据的发送和接收。(2)为了提供操作便捷的控制算法设计环境,基于设计器框架实现梯形图程序编辑器。控制算法设计人员无需编程,通过拖放梯形图元素即可完成梯形图程序的布局。针对梯形图元素的设计,引入基于构件的软件开发方法,在研究分析该方法的理论、通用构件模型、嵌入式构件模型和构件组装后,提出梯形图构件模型及其组装方法,为梯形图转化为其他语言奠定了良好的基础。为了提高梯形图程序的设计效率,将构件重构思想应用到梯形图设计平台。将实现某个特定功能的梯形图程序封装成一个复合构件,经过验证后提供使用,可简化梯形图程序并保证其正确性。此外,梯形图编辑器还提供打印功能。(3)设计完成的梯形图程序将自动转化成IL指令,然后利用不同芯片所对应的编译器对其进行编译,生成可执行文件下载到PLC中。下载模式分正常模式和调试模式两种:正常模式下载完成后PLC中程序全速运行,平台只能查看或修改继电器状态和寄存器内容;调试模式下PC机还可发命令控制PLC中程序的运行情况。(4)利用该平台设计并实现三层电梯梯形图程序,通过实验比较传统设计方法和重构方法,结果表明使用该平台可有效提高梯形图设计效率,优化内存利用率,具有广泛的通用性和适应性。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-13
  1.1 研究背景与意义  10-11
  1.2 论文研究内容  11
  1.3 论文组织结构  11-13
第2章 PLC 算法生成平台设计的相关技术  13-23
  2.1 PLC 编程语言和编程工具  13-17
    2.1.1 IEC61131-3 编程语言  13-16
    2.1.2 PLC 编程工具及其发展  16-17
  2.2 基于构件的软件开发  17-23
    2.2.1 软件复用与软件构件技术  17-18
    2.2.2 通用构件模型  18-20
    2.2.3 嵌入式构件模型  20-21
    2.2.4 构件组装  21-23
第3章 PLC 算法生成平台的系统分析与设计  23-42
  3.1 系统需求分析  23-25
  3.2 总体设计  25-26
  3.3 用户界面层设计  26-32
    3.3.1 项目管理设计  27
    3.3.2 梯形图构件模型  27-29
    3.3.3 梯形图编辑器  29-31
    3.3.4 打印功能  31-32
  3.4 梯形图算法解析层设计  32-38
    3.4.1 构件重构技术  32-37
    3.4.2 语言转换与检查  37-38
  3.5 数据通信层设计  38-42
    3.5.1 下载  38
    3.5.2 调试与监控  38-42
第4章 PLC 算法生成平台的实现  42-66
  4.1 用户界面层实现  42-58
    4.1.1 主框架和视图  42-49
    4.1.2 构件库  49-50
    4.1.3 梯形图编辑器  50-57
    4.1.4 打印功能  57-58
  4.2 梯形图算法解析层实现  58-62
    4.2.1 组合指令  58-61
    4.2.2 语言转换与检查  61-62
  4.3 数据通信层实现  62-66
    4.3.1 下载  62-63
    4.3.2 调试与监控  63-66
第5章应用实例  66-72
  5.1 设计梯形图  66-67
  5.2 重构梯形图  67-68
  5.3 编译、下载、监控  68-69
  5.4 实验数据  69-70
  5.5 实际PLC 应用  70-72
第6章总结和展望  72-74
  6.1 总结  72
  6.2 展望  72-74
致谢  74-75
参考文献  75-78
附录  78-79
详细摘要  79-82

基于构件重构技术的PLC算法生成平台的研究与实现

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