基于IEC611313标准的嵌入式软PLC研究

电子科技大学硕士学位论文基于IEC61131-3标准的嵌入式软PLC研究姓名：张涛申请学位级别：硕士专业：精密仪器及机械指导教师：李迅波20070301基于IEC61131-3标准的嵌入式软PLC研究作者：张涛学位授予单位：电子科技大学相似文献(10条)1.学位论文黄晓斌基于嵌入式Linux的软PLC系统设计与实现2008传统的PLC经过几十年的发展，在工业控制领域得到了广泛的应用，但是其开放性差的缺点也越来越突出。软PLC系统使用软件技术来实现传统PLC的功能，解决了传统PLC的兼容性差、开发性差等问题。近年来，随着嵌入式系统在工业控制中的广泛应用，嵌入式技术和软PLC技术结合是工业控制技术发展的一种必然的趋势。论文通过对国内外嵌入式软PLC技术研究现状分析，提出了基于嵌入式Linux的软PLC系统-ELSPLC系统设计方案。该方案硬件平台采用多CPU并行结构，以提高系统的实时处理能力；软件平台采用嵌入式Linux操作系统，以降低系统成本，提高软件开发的灵活性。论文详细介绍了ELSPLC系统的硬件和软件设计。硬件采用模块化设计方案，包括核心模块、I/O模块等。软件系统分为开发系统和运行系统，开发系统采用ISaGRAF软件，运行系统包括系统管理、虚拟机、通信接口、I/O接口等模块。测试及实际应用结果表明，论文提出的ELSPLC系统稳定可靠、响应速度快，能满足一般工业控制的需要。2.期刊论文袁海英.蔡启仲.许辉.YUANHai-ying.CAIQi-zhong.XUHui基于嵌入式系统的软PLC技术研究-广西工学院学报2007,18(4)基于软件PLC技术,CAN总线技术,应用嵌入式微处理器、FPGA设计了一个新型的基于嵌入式系统的软PLC开放式结构,并建立了一个软PLC的编程开发平台.论述了软PLC系统的梯形图集成开发环境.应用VisualC++设计软PLC梯形图的编辑软件,对于梯形图到指令代码表的转换逻辑关系,使用遍历二叉树的原理来实现.系统经测试能够实现预定的功能.3.学位论文李成祥基于S3C2410的软PLC系统的研究与设计2009传统PLC在自动控制领域中一直占据着垄断地位，但近几年随着计算机技术的快速发展和IEC61131-3标准的出现，软PLC技术得到了突飞猛进的发展。近年来，随着嵌入式系统在工业控制中的广泛应用，嵌入式系统和软PLC相结合成为工业控制领域发展的必然趋势，软PLC可以作为一个嵌入式应用程序在嵌入式系统中运行。本文前半部分在介绍了软PLC和嵌入式系统后，阐述了嵌入式软PLC硬件系统的设计思想，并根据具体需求设计了嵌入式软PLC的硬件系统，然后定制WindowsCE嵌入式操作系统。后半部分主要阐述了嵌入式软PLC开发系统和运行系统的实现过程，开发系统中主要论述了梯形图编辑器的实现；运行系统是模拟传统PLC巡回扫描工作方式设计的，在程序执行的每个周期内按照输入采样、程序的解释执行、输出刷新三个阶段执行程序。本文详细地论述了嵌入式软PLC的软、硬件系统及其具体实现过程，对于嵌入式软PLC在工业控制中的应用研究具有一定的参考价值。4.学位论文任志宾嵌入式软PLC系统的研究与实现2005本文介绍了嵌入式软PLC技术的起源和背景，研究了嵌入式软PLC系统中的关键技术，然后讲述了一个嵌入式软PLC系统-ESPLC系统的设计和实现方法,虚拟机系统运行在安装了uCLinux的Arm7平台上，包括运行内核模块、系统管理模块和通信接口模块。运行内核模块调度和执行应用程序并管理时钟。系统管理模块管理系统状态和别的事情。通信模块用于和开发系统及I/O设备通信,分别介绍了uCLinux和嵌入式软件的开发方法。5.学位论文罗燕华嵌入式软PLC技术的研究与实现2006软PLC技术是目前国际工业自动化领域逐渐兴起的一项基于PC的新型控制技术。嵌入式软PLC技术是在深入研究分析传统PLC技术、软PLC技术以及嵌入式系统的基础上发展提出的,适用于目前工业控制中的PLC控制程序大多仅包含常用的基本控制指令的发展现状。嵌入式软PLC可以弥补传统PLC兼容性与可扩展性差、性价比低等缺点，并可克服目前大型软PLC系统较为庞大及资源浪费等不足。本文研究开发的嵌入式软PLC系统，具有灵活小巧，使用方便可靠等优点。本文通过分析国内外传统PLC、软PLC以及嵌入式系统的发展现状，阐述了研究开发嵌入式软PLC系统的意义。在此基础上提出了嵌入式软PLC系统的关键技术，并设计了其总体结构。对嵌入式软PLC系统分为四个模块进行了设计研究，即梯形图编辑系统，PLC指令运行系统，串口通信系统，以及输入输出系统。本文研究了传统PLC指令系统，并运用编译原理知识，对软PLC指令结构进行了设计，其中PLC指令运算采用堆栈结构进行操作。对MCU的内部资源及运行速度进行深入分析后，针对其特定的环境，对PLC指令解释系统进行了更适宜于基于MCU的嵌入式系统的设计，如数据类型、存储区域的选择，合理的构造函数，解释器中对PLC指令的简化等优化操作。运用VC++6.0在PC环境中开发实现了软PLC指令解释系统，并为其设计了测试PLC基本逻辑指令的I/O控制模型，以及测试相对复杂PLC指令的电梯仿真模型。在此基础上，使用C51编程语言在KeiluVersion3IDE中采用交叉编译的方式设计开发了嵌入式软PLC指令运行系统。本文最后设计开发了基于MCU的嵌入式软PLC原型系统，它是在综合运用全文研究成果的基础上设计开发的。该嵌入式软PLC系统主要包括上位机梯形图的编辑系统、串口通信系统、下位机指令解释系统以及输入输出系统。实验表明，该嵌入式软PLC系统较好的实现了传统PLC系统的基本功能，通过PLC指令简化的PLC指令解释系统性能也有了较好的提升，达到了设计要求。6.会议论文张涛.李迅波基于嵌入式系统的软PLC研究2006本文分析了传统PLC的一些弊端,构建了一种基于嵌人式系统并符合IEC61131-3标准的软PLC系统,给出了整个系统具体的实现方案.根据此方案设计和开发了基于IEC61131-3标准的嵌入式系统硬件平台,以及鉴于此硬件平台的软PLC编译系统及其目标代码产生的算法模型.最后阐述了本系统的特点和应用前景.7.学位论文朱贤德基于ARM嵌入式系统软PLC的研究2007嵌入式软PLC是嵌入式系统与软PLC相结合的产物，软PLC作为一个嵌入式应用程序运行在嵌入式系统中。在自动化领域采用基于嵌入式系统的软PLC来代替传统硬PLC已经成为一个发展趋势。本学位论文详细分析了嵌入式软PLC系统的控制方案以及软硬件平台架构，并在借鉴传统硬件PLC的体系结构及功能的基础上，提出了一个嵌入式软PLC系统的解决方案。主体方案是将3S公司的软PLC产品CoDeSys嵌入到以三星S3C44BOX处理器为核心的嵌入式系统中，设计出一个具有一定创新性的嵌入式软PLC系统模型。论文主体部分首先详细叙述了基于ARM微处理器的嵌入式开发平台的构建过程。开发平台基于S3C44BOX微处理器构建，实现了多种通信接口，如串口、以太网以及CAN总线接口等，并扩展出16路入/16路出数字量I/O模块，为系统开发提供了物质基础。其次详细介绍了CoDeSys的编程开发环境以及基于本文目标硬件平台所进行的编程配置，这样系统PLC程序的开发和调试就能在CoDeSys所提供的功能强大的集成开发系统中进行，然后通过系统与CoDeSys的串行通信接口下载到嵌入式软PLC系统中，被运行系统解释并执行。运行系统是模拟硬PLC巡回扫描原理编制的，程序在运行的每个周期内按照输入采样、执行程序、输出刷新三个阶段执行程序。运行系统的编程设计涉及针对系统硬件平台的具体架构进行CoDeSys运行内核的定制和移植，使用C语言编程实现并采用模块化的设计方法，具有一定的跨平台性和可移植性。作为重点，文中详细叙述了巡回扫描程序具体的编程实现。最后讨论了该系统的特点以及需要完善的几个地方。本文完整地论述了嵌入式软PLC的软硬件平台的架构以及具体实现，对于嵌入式软PLC在工业控制中的应用研究具有一定的借鉴意义。8.学位论文保慧PLC图形化编程系统的研究与实现2008嵌入式软PLC系统系统分为开发系统和运行系统(义称为虚拟机系统)。开发系统运行于Windows平台，软PLC开发系统主要由编辑器、编译器、仿真器和通信接口四部分组成，由它完成传统硬PLC的编程和调试功能，为用户提供一个界面友好的的PLC应用程序编程环境。虚拟机系统运行在安装了uCLinux的Amr7平台上，包括运行内核模块、系统管理模块和通信接口模块。本文的主要工作是结合IEC61131-3标准，构建软PLC系统的软件平台。本文通过对软PLC的相关概念和技术的分析与研究，阐述了软PLC的体系结构；通过对软PLC系统的工作原理及其实现策略的分析和研究，主要论述了软PLC上位机系统的体系结构及其工作原理，并提出了其具体实现的方案。本文研究、分析了国际标准IEC61131-3对于PLC五种编程语言的规定，按照其各自特点，选择梯形图(LD)和指令表(IL)作为本系统的两种编程语言。本课题主要开发基于Windows的PLC语言编程系统，在系统的开发过程中，应用软件工程的设计思想作为指导，采用面向对象的设计方法对PLC编程语言开发系统进行了系统分析和需求分析，得出系统的具体功能要求，在此基础之上采用模块化方法设计，把PLC软件集成环境分解成编辑模块、编译模块等。提出了以二叉树为中心的PLC梯形图程序与指令表程序的转换方法。本文设计了友好的编辑环境、灵活的编辑方式，实现了可视化、规范化的梯形图设计，方便用户使用，提高了PLC编程效率。对提高当前软PLC梯形图编程软件通用化和标准化做了有益的尝试和探索。9.学位论文王丽丽CoDeSys平台下嵌入式系统软PLC的研究2007随着计算机技术的迅猛发展以及国际标准IEC61131-3的制定，一项具有开放式体系结构的新兴技术一软PLC技术迅速发展起来。近年来，嵌入式系统以其特有的优势在工业控制领域中得到日益广泛的应用。嵌入式系统与软PLC的结合是两者在工业控制领域内发展的必然趋势。本文在深入了解传统PLC的结构、工作原理的基础之上，详细介绍了软PLC系统的控制方案，并对嵌入式软PLC技术进行了详细的分析。基于分析的结果，提出了嵌入式开发平台上软PLC的实现方案。总体方案是将3s公司的CoDeSys软PLC嵌入到以80186处理器为核心的嵌入式系统中，从而构建出具有一定创新性的嵌入式软PLC系统模型。文中详细论述了嵌入式软PLC系统硬件平台的建立。开发平台基于80186处理器构建，完成了核心电路设计，包括系统电源电路设计、存储系统电路设计等，并完成了系统的通信模块接口的设计，包括以太网接口、CAN总线接口等，为系统开发提供了物质基础。嵌入式软PLC系统模型包括开发系统和运行系统两部分。本文的开发环境使用CoDeSys所提供的集成开发环境。开发环境运行于Windows平台，符合IEC61131-3国际标准，为用户提供了一个PLC应用程序编程环境。CoDeSys编辑器界面友好，可以让用户方便地使用IL，ST，LD，SFC和FBD五种IEC61131-3国际标准语言和CoDeSys特有的由FBD语言转化而来的CFC语言编写程序。运行系统运行在以80186处理器为核心的嵌入式系统上，并通过以太网接口与开发环境CoDeSys进行通信。经调试无误的PLC程序被下载到嵌入式系统中。运行系统的设计主要是针对本系统硬件平台的具体架构进行CoDeSys运行内核的移植定制，使用C语言编程实现并采用模块化的设计方法，具有一定的跨平台性和可移植性。文中详细论述了巡回扫描程序的具体编程实现以及系统的实现需要对CoDeSys软件所进行的应用操作。最后讨论了该系统的特点以及还需完善的几个地方。10.期刊论文张涛.李迅波.ZHANGTAO.LIXUNBO软PLC的转换中间语言模型的建立与研究-微计算机信息2007,23(35)本文介绍了传统PLC的一些弊端,构建了一种基于嵌入式系统符合IEC