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开放式PLC系统的研究与开发

作　者: 陈岗
导　师: 栾丽君；周凯
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 开放式PLC系统 IEC61131-3标准 Linux+RTLinux系统 MiniGUI 梯形图 指令表
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 437次
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内容摘要


开放式PLC系统是针对传统PLC系统其技术对外封闭,各个生产厂商的PLC硬件平台各不相同,支持的PLC语言也不相同,以致难于扩展,难于升级等缺点而研发的。开放式PLC系统是以工业PC机为硬件平台,以Linux+RTLinux操作系统作为软件平台,按照IEC61131-3标准的要求而开发的PLC系统。根据对开放式系统及IEC61131-3国际标准的研究,本文首先构建出开放式PLC系统的整体框架。由于开放式PLC系统的硬件结构采用工业PC机,所以研发的主要任务集中在软件部分。本文对开放式PLC系统软件模块的研发和实现作了详细的介绍。软件模块具体划分为PLC执行环境和PLC语言编辑环境两部分。PLC执行环境是在Linux+RTLinux系统下开发的,包括PLC解释执行程序和控制界面两部分,用以完成PLC的现场控制;PLC语言编辑环境也包括两部分,一部分为PLC控制界面中实现的指令表语言的编辑环境,另一部分是在Windows下开发的支持梯形图和指令表语言的编辑环境,该部分编辑环境同时支持梯形图向指令表语言的自动转化。最后通过具体例子验证该开放式PLC系统运行稳定,执行结果正确。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-18
  1.1 PLC 概述  9-12
    1.1.1 PLC 的定义  9
    1.1.2 PLC 的发展历程和应用  9-11
    1.1.3 PLC 的发展趋势  11-12
  1.2 数控系统概述  12-14
    1.2.1 数控系统发展简史  12-13
    1.2.2 数控技术的概念  13
    1.2.3 开放式数控系统  13-14
  1.3 开放式 PLC 系统在数控系统中的作用  14-15
  1.4 开放式 PLC 系统的现实意义  15-17
    1.4.1 研究目标  16
    1.4.2 主要工作  16-17
  1.5 本章小结  17-18
2 开放式 PLC 系统的体系结构  18-32
  2.1 开放式系统的定义  18-19
  2.2 IEC61131-3 标准  19-22
    2.2.1 IEC61131-3 标准简介  19-20
    2.2.2 IEC61131-3 标准中公共元素的约定  20-21
    2.2.3 IEC61131-3 中定义的标准 PLC 语言  21-22
  2.3 传统 PLC 的硬件组成结构  22-25
  2.4 传统 PLC 执行程序的过程及特点  25-26
    2.4.1 PLC 扫描工作原理  25
    2.4.2 PLC 执行程序的过程[4][31]  25-26
  2.5 开放式 PLC 系统的硬件体系结构  26-28
  2.6 开放式 PLC 系统的软件体系结构  28-31
  2.7 本章小结  31-32
3 开放式 PLC 系统解释执行程序的开发  32-56
  3.1 Linux 系统  32-33
  3.2 基于 RTLinux 系统的开放式 PLC 系统应用软件架构  33-36
    3.2.1 RTLinux 的原理及核心[47~49]  33-34
    3.2.2 RTLinux 的任务调度机制  34-35
    3.2.3 基于 RTLinux 的开放式 PLC 系统软件架构  35-36
  3.3 PLC 解释执行程序流程  36-41
    3.3.1 PLC 解释执行程序的整体流程  37-38
    3.3.2 共享内存的通信方式  38-41
  3.4 PLC 解释执行进程的具体实现  41-51
    3.4.1 指令表中的基本指令及一些功能指令  41-42
    3.4.2 基本指令的解释实现  42-44
    3.4.3 一些与数控相关的功能指令的实现  44-51
  3.5 基于 RTLinux 的 PLC 解释执行程序  51-55
    3.5.1 基于 RTLinux 的 PLC 解释程序内部线程  51-52
    3.5.2 RTLinux 基本 API 函数  52-54
    3.5.3 PLC 解释程序的主要线程及其调度  54-55
  3.6 本章小结  55-56
4 基于 MiniGUI 的 PLC 用户控制界面的开发  56-64
  4.1 MiniGUI 图形用户界面支持系统  56-59
    4.1.1 常用嵌入式 GUI 系统及比较  56-58
    4.1.2 MiniGUI 的特点  58-59
    4.1.3 基于 MiniGUI 的系统层次结构  59
  4.2 基于 MiniGUI 的开放式 PLC 系统控制界面的实现  59-63
    4.2.1 PLC 系统控制界面程序的信息流程  60-61
    4.2.2 PLC 控制界面主要功能的实现  61-63
  4.3 本章小结  63-64
5 Windows 下梯形图与指令表编辑环境的实现  64-80
  5.1 编辑环境主框架设计  64-65
  5.2 指令表语言编辑界面设计  65
  5.3 梯形图编辑界面设计  65-72
    5.3.1 梯形图标准符号及设计原则  66-68
    5.3.2 梯形图的编辑界面功能  68-69
    5.3.3 梯形图的编辑界面实现  69-72
  5.4 梯形图的保存  72-76
    5.4.1 文档序列化  72-74
    5.4.2 梯形图文档序列化操作的实现  74-76
  5.5 梯形图的编译  76-79
    5.5.1 编译模块建模  76-78
    5.5.2 编译模块的具体实现  78-79
  5.6 本章小结  79-80
6 开放式 PLC 系统测试  80-85
  6.1 测试步骤  80
  6.2 例子实测  80-84
  6.3 系统安全性评估  84
  6.4 本章小结  84-85
7 结论与展望  85-86
攻读学位期间发表的学术论文及科研成果  86-87
致谢  87-88
参考文献  88-91

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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