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SFC到梯形图的转换算法设计与实现

作　者: 吴松松
导　师: 李强
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: IEC61131－3 可编程控制器顺序功能图梯形图映射转换
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 37次
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内容摘要

IEC61131-3标准明确表示,顺序功能图(Sequential Function Chart, SFC)和梯形图(Ladder Diagram, LD)是可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)的常用编程语言。与梯形图相比,SFC将一个程序内部组织加以结构化,用“流程”的方式来描述系统的构成及各功能模块之间的关系,可以有效解决PLC软件规模膨胀、梯形图编写困难的问题。在IEC61131-3标准颁布后经过多年的发展推广,国外的PLC产品及其编程开发平台已取得很大进展,控制系统上位机图形化的编程模式也越来越受到用户的青睐。目前,国内尚没有自己独立的PLC编程开发系统,设计符合实际需求、使用方便且具有自主知识产权的PLC顺序功能图编程系统具有很大的应用价值和市场潜力,其中研究顺序功能图到梯形图程序的转换算法是一个重要的课题。本文在深入研究当前学术界关于PLC编程语言转换成果的基础上,对顺序功能图向梯形图语言转换的可行性以及转换方法、形式进行了详细的讨论,并将转换算法设计实现。首先,对顺序功能图图形网络的描述方式进行严格的形式化定义,提出了一种新颖的活动有向图(Activity on Vertex, AOV)节点定义,把SFC中的步元件与其前后连接信息相结合,抽象为AOV图的顶点,步元件之间的转换关系抽象为弧,在此基础上提出了统一的顺序功能图程序结构的表达方式；其次,利用AOV有向图作为SFC映射的载体,进一步生成以启保停电路实现的梯形图程序；然后,论述了对SFC连接方式进行检验的方法,对SFC图形网络中可能出现的语法错误进行检查、分析；最后提出了符合IEC61131-3标准的SFC设计平台的总体设计方案,包括SFC图形网络的设计、向梯形图程序的转换等技术,以C#语言编码实现；另外,对SFC设计平台的开发和向梯形图转换的研究中的一些问题进行了讨论。为了对转换算法的正确性及可用性进行测试,本人在SFC开发设计平台上以分选仪控制项目为目标进行了实验。实验证明,向梯形图程序的转化算法具有良好的效果,转换后的梯形图结构符合IEC61131-3标准,逻辑流程完整体现,转换结果在本实验室开发的CASS控制器算法设计平台上；而且在最终的项目测试验收阶段,仪器工作正常且运行良好。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-14
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 课题来源和研究意义  12
  1.4 本文所作的工作  12-14
第二章 PLC编程语言相关技术  14-30
  2.1 IEC 61131.3编程语言  14-16
    2.1.1 编程语言的发展史  14-15
    2.1.2 IEC 61131-3标准  15-16
  2.2 SFC编程语言  16-20
    2.2.1 SFC的编程元素  16-18
    2.2.2 SFC的程序结构  18-20
  2.3 梯形图编程语言  20-24
    2.3.1 梯形图的图形元素  21-23
    2.3.2 梯形图的基本电路  23-24
  2.4 SFC程序的梯形图实现方法  24-27
    2.4.1 SFC的启保停电路梯形图实现方法  24-25
    2.4.2 使用步进指令STL的顺序控制设计  25-27
    2.4.3 以转换条件为依据的顺序控制设计  27
  2.5 SFC程序向梯形图转换的限制  27-28
  2.6 本章小结  28-30
第三章 SFC向梯形图转换算法的设计  30-39
  3.1 转换算法的步骤  30-31
  3.2 将SFC图形网络映射为AOV图  31-35
    3.2.1 图论基础  31
    3.2.2 SFC图形网络  31-32
    3.2.3 SFC连接方式的抽象  32-33
    3.2.4 SFC中跳转元件的处理  33-35
  3.3 SFC连接方式合法性的验证  35-37
    3.3.1 IEC 61131-3的SFC连接方式约束  35-36
    3.3.2 连接验证的方法  36-37
  3.4 将AOV节点转换到梯形图的梯级  37-38
  3.5 本章小结  38-39
第四章 SFC向梯形图转换算法的实现  39-54
  4.1 将SFC图形网络映射为AOV图  39-41
  4.2 将AOV节点转换到梯形图的梯级  41-42
  4.3 本算法中的主要数据结构  42-44
  4.4 本算法实现步骤  44-46
    4.4.1 SFC图形网络的栅格化  44
    4.4.2 将AOV图转换为梯形图  44-45
    4.4.3 获取顺序信息,处理串并关系  45-46
  4.5 SFC图形设计环境的软件实现  46-53
  4.6 本章小结  53-54
第五章典型应用实例  54-58
第六章结论及展望  58-60
  6.1 工作总结  58
  6.2 进一步的工作  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-65
附录  65-67
详细摘要  67-69

SFC到梯形图的转换算法设计与实现

内容摘要

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