| 【中文题名】 | 开放式PLC系统的研究与开发 |
| 【英文题名】 | The Research and Development of Open PLC System |
| 【学科专业】 | 机械电子工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-23 |
| 【中关键词】 | 开放式PLC系统,IEC61131-3标准,LinuxRTLinux系统,MiniGUI,梯形图,指令表 |
| 【英关键词】 | Open PLC system,IEC61131-3 standards,Linux+RTLinux operating system,MiniGUI,Ladder Diagram,Instruction List, |
| 【分类导航】 | 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> |
| 【论文摘要】 |
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。 |
| 【论文题纲】 |
|
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 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.384637 |
