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可编程逻辑控制开发及运行环境设计

作　者: 江幸波
导　师: 叶峰
学　校: 华南理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: PLC IEC61131 开发平台运行环境
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 66次
引　用: 1次
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内容摘要

装备制造业是国家工业化、现代化水平和综合国力的重要象征,是经济发展的重要支柱产业,是一个国家和地区技术水平的集中体现。发展装备制造业的关键之一是发展自动化成套系统,作为工业自动化三大支柱之一的可编程逻辑控制器PLC在自动化装备中起着至关重要的作用。PLC是一个以计算机技术为基础的新型工业控制装置,自诞生以来,经历了日新月异的发展,在自动化控制领域得到了广泛的应用。PLC厂商众多,编程环境与厂商硬件关联性强,编程语言不统一。此外,传统的PLC体系结构封闭,阻碍PLC与运动控制的集成。本论文针对PLC存在的问题,致力于开发一个遵循IEC61131-3标准的、具有开放体系结构的PLC开发环境,提出了基于MVC(Model-View-Controller)的软件框架,实现了PLC梯形图编辑环境。针对工业中PLC控制应用一般需要配合相应的人机交互界面(HMI)供用户监控使用的需要,本论文设计开发了可用于HMI开发的集成开发环境,通过抽象分类提出了采用基本图元的方法,通过15种基本图元的组合,可以灵活构建复杂的图形。为了实现PLC和HMI之间的数据交互,本论文在编辑环境中采用设置HMI图元属性的方法关联PLC,在运行环境中提出了采用数据缓冲区技术实现两者之间的交互。论文最后介绍了面向PLC仿真测试的模型转换技术,将PLC梯形图转换成通用建模环境(GME)的用户模型,GME基于构件的、模块化的、可扩展的开放式构架为PLC仿真测试提供了技术基础。开发者使用本课题的开发平台设计遵循IEC61131-3标准的PLC程序,并且通过该平台集成的人机交互界面设计环境进行控制系统人机交互界面的设计,实现了不需编写代码开发控制系统应用,快速完成PLC控制软件的开发。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-17
  1.1 课题的研究背景  11-13
    1.1.1 可编程逻辑控制的重要性  11
    1.1.2 PLC的定义及特点  11-13
  1.2 课题的研究目的  13-15
    1.2.1 PLC存在的问题  13
    1.2.2 IEC61131-3  13-15
    1.2.3 课题的提出  15
  1.3 研究内容与论文结构  15-17
第二章开发平台总体设计  17-24
  2.1 开发平台总体分析  17-18
    2.1.1 开发平台的设计目标  17
    2.1.2 快速开发软件的常见技术  17-18
    2.1.3 本课题的快速开发技术  18
  2.2 开发平台的总体框架设计  18-21
    2.2.1 开发平台概要设计  18
    2.2.2 开发平台详细设计  18-20
    2.2.3 开发平台的子模块描述  20-21
  2.3 开发平台的开发流程  21-23
    2.3.1 开发语言及开发工具的选择  21-22
    2.3.2 开发流程的制定  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章编辑环境的设计与实现  24-46
  3.1 PLC编辑环境的设计与实现  24-36
    3.1.1 PLC编辑环境的总体框架设计  24-25
    3.1.2 梯形图组件库的设计与实现  25-30
    3.1.3 梯形图编辑器的设计与实现  30-34
    3.1.4 梯形图编译器的设计与实现  34-36
  3.2 人机界面编辑器的设计与实现  36-43
    3.2.1 人机界面编辑器的模块划分  36-38
    3.2.2 人机界面编辑器的详细设计  38-39
    3.2.3 图元库的设计与实现  39-43
  3.3 人机界面与PLC关联的设计与实现  43-45
  3.4 本章小结  45-46
第四章运行环境的设计与实现  46-61
  4.1 运行环境的需求分析  46
  4.2 运行环境框架的总体设计  46-50
    4.2.1 运行环境框架设计  47-48
    4.2.2 运行环境框架实现  48-50
  4.3 子模块的设计与实现  50-60
    4.3.1 配置文件规范  50-53
    4.3.2 配置文件解析模块  53-55
    4.3.3 PLC仿真模块  55-57
    4.3.4 人机界面管理模块  57-59
    4.3.5 数据缓冲区管理模块  59-60
  4.4 本章小结  60-61
第五章交通信号灯控制系统实例  61-70
  5.1 开发平台简介  61-63
    5.1.1 编辑环境简介  61-62
    5.1.2 运行环境简介  62-63
  5.2 交通信号灯控制系统的设计  63-68
    5.2.1 交通信号灯控制系统概述  63-64
    5.2.2 交通信号灯控制系统PLC程序设计  64-66
    5.2.3 交通信号灯控制系统人机界面设计  66-68
  5.3 实例效果  68
  5.4 本章小结  68-70
第六章面向PLC 仿真测试的模型转换技术  70-75
  6.1 模型转换概述  70
    6.1.1 模型转换的目的  70
    6.1.2 模型转换的流程  70
  6.2 PLC梯形图元模型的建立  70-72
    6.2.1 GME环境简介  70-71
    6.2.2 PLC梯形图元模型的建立  71-72
  6.3 模型转换器的编写  72-74
    6.3.1 概述  72
    6.3.2 模型转换中的关键问题  72-73
    6.3.3 模型转换的效果  73-74
  6.4 本章小结  74-75
结论与展望  75-76
参考文献  76-80
攻读硕士学位期间取得的研究成果  80-81
致谢  81

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