分析嵌入式軟PLC編程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

練淼森

摘要：嵌入式系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域發(fā)揮了十分重要的作用，對促進(jìn)工業(yè)發(fā)展意義重大。在計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展下，傳統(tǒng)的PLC不再適應(yīng)自動化控制發(fā)展，軟PLC得到了快速發(fā)展，彌補(bǔ)了原有嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用存在的不足。文章在闡述PLC工作原理的基礎(chǔ)上，從嵌入式軟PLC編程系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、編輯模塊設(shè)計(jì)、編譯模塊設(shè)計(jì)幾個(gè)方面具體分析嵌入式軟PLC編程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：嵌入式；軟PLC編程系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；編譯

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）12-0009-01

PLC是可編程控制器的簡稱，是在上個(gè)世紀(jì)六十年代發(fā)展起來的一種自動化控制裝置，基本設(shè)計(jì)思想是將計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢和繼電器控制系統(tǒng)優(yōu)勢結(jié)合起來，從而形成一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，為國家工業(yè)發(fā)展提供重要支持。在計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、通訊技術(shù)的深化發(fā)展下，傳統(tǒng)的PLC暴露出自身的缺陷，軟PLC的出現(xiàn)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)PLC的應(yīng)用局限。為此，文章主要就嵌入式軟PLC編程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題進(jìn)行分析。

1 PLC工作原理

PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，主要是在相應(yīng)存儲器的作用下來對系統(tǒng)內(nèi)部程序的計(jì)算、邏輯安排、順序編排等進(jìn)行控制。PLC的應(yīng)用凝聚了定時(shí)、計(jì)數(shù)、算數(shù)等運(yùn)算等功能，通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出來控制各類機(jī)械生產(chǎn)。可編程控制器在通電之后需要對硬件和相關(guān)資源做出一些初始化工作，在初始化之后系統(tǒng)需要反復(fù)處理各個(gè)階段的任務(wù)。

2 嵌入式軟PLC系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

嵌入式系統(tǒng)一般是以應(yīng)用為基本中心，以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，和一般計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比顯示出良好的可靠性、適應(yīng)性、功能性。軟PLC就是在嵌入式軟PLC系統(tǒng)應(yīng)用操作的基礎(chǔ)上，將嵌入式軟PLC系統(tǒng)所具備的功能封裝在軟硬件中，從而實(shí)現(xiàn)PLC的邏輯控制功能。

3 嵌入式軟PLC編輯模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

3.1 模塊環(huán)境

嵌入式軟PLC編輯模塊所適應(yīng)的環(huán)境是VC++的編程環(huán)境，在VC++的編程環(huán)境中創(chuàng)建基于MFC應(yīng)用程序的軟PLC的開發(fā)系統(tǒng)，并將開發(fā)系統(tǒng)格式設(shè)定為*plc，以多種類型文檔的形式存儲，旨在適應(yīng)多梯級編輯需求。

3.2 梯形圖編輯

3.2.1 規(guī)范說明

第一，元件要和網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)。第二，垂直連接線在網(wǎng)格間隔線中，在應(yīng)用的時(shí)候不占網(wǎng)絡(luò)。第三，可以選擇具體的元件設(shè)置參數(shù)或者修改。第四，元件輸出之后不能再添加其他元件。支持窗口重繪。第五，能夠?qū)μ菪螆D進(jìn)行插入、刪除元件的操作處理。

3.2.2 元件之間的部署安排分析

梯形圖簡單元件的時(shí)候?qū)ζ渌釉膽?yīng)用操作提供了重要基礎(chǔ)支持。在系統(tǒng)開發(fā)帶時(shí)候能夠設(shè)定其中一類作為梯形圖元件的總體接口，通過這一接口實(shí)現(xiàn)對其他元件子類的操作。

3.2.3 生成和顯示

梯形圖元件的生成和顯示對發(fā)揮梯形圖的設(shè)計(jì)起著十分總要的作用，也是整個(gè)編輯模塊的關(guān)鍵點(diǎn)。在一般情況下，軟PLC元件的生成和顯示是在用戶點(diǎn)相應(yīng)區(qū)域的一個(gè)瞬間內(nèi)完整的，用戶在選擇添加某個(gè)元件之后，點(diǎn)擊編輯區(qū)網(wǎng)絡(luò)會立即生產(chǎn)元件對象，同時(shí)顯示。

3.2.4 編輯

首先，應(yīng)用相關(guān)系統(tǒng)加載和處理梯形圖元件類型。其次，將鼠標(biāo)放置在所需要編訂的區(qū)域范圍內(nèi)，以掃描的方式來獲得鼠標(biāo)對應(yīng)的數(shù)值。再次，將梯形元件移動到存儲鏈表中，之后將完成的梯形圖在界面顯示。最后，完成梯形圖其他參數(shù)設(shè)置。

4 嵌入式軟PLC編譯模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

4.1 編譯整體方案設(shè)計(jì)

嵌入式軟PLC編譯模塊的編輯具有簡單的特點(diǎn)，實(shí)際操作的時(shí)候需要在Windows操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上選擇應(yīng)用一種文本文件來作為信息配置基本形式，在這種信息系統(tǒng)的作用下連接相關(guān)開發(fā)系統(tǒng)應(yīng)用程序和嵌入操作程序的銜接，在系統(tǒng)支持下開發(fā)編譯模塊，應(yīng)用編譯模塊掃描梯形圖程序，將掃描信息保存在特定的文件中，結(jié)合運(yùn)行環(huán)境對相關(guān)配置文件讀取。

4.2 梯形圖的編譯流程

梯形圖的編譯操作是對每一個(gè)元件結(jié)構(gòu)體參數(shù)信息的填充，在填充之后生成配置文件。梯形圖的編譯操作分為三步：

（1）垂直連接線邏輯處理。垂直連接線是梯形圖編譯模塊的重要元件，存儲在鏈表中。在編譯模塊中，通用元件組LADE主要是用來描述元件在網(wǎng)絡(luò)上的分布情況，垂直連接線在網(wǎng)絡(luò)線上，不占據(jù)網(wǎng)絡(luò)。（2）填充元件結(jié)構(gòu)體數(shù)組。考慮到配置文件是根據(jù)元件結(jié)構(gòu)組元素參數(shù)進(jìn)行記錄的，為此，需要結(jié)合用戶梯形圖程序來填充元件結(jié)構(gòu)體數(shù)組。在操作的時(shí)候需要分析元件的屬性，如果是多元網(wǎng)絡(luò)元件，則是需要對其對應(yīng)的元素參數(shù)賦予ELE-UNUSABLE數(shù)值。（3）配置文件的生成。配置文件中的內(nèi)容反映了用戶編寫的梯形圖程序，也是 嵌入式系統(tǒng)作為PLC控制操作的依據(jù)。對于通用元件，需要按照元件基本類型、并聯(lián)標(biāo)記、存儲類型、存儲偏移量的格式進(jìn)行記錄。記錄之后對每一個(gè)編輯文檔對應(yīng)的元件進(jìn)行掃描，將掃描信息打印到對應(yīng)的配置文件上。

5 嵌入式軟PLC仿真模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

5.1 仿真模塊運(yùn)行原理

PLC按照循環(huán)往復(fù)的順序掃描形式工作的，掃描周期的確定需要經(jīng)過采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段完成。輸入采樣將數(shù)據(jù)信息輸入到制定區(qū)域內(nèi)，為用戶程序執(zhí)行提供支持，在掃描之后輸出被控對象的信息。軟PLC仿真模塊是模擬運(yùn)行系統(tǒng)的重要應(yīng)用程序，在上位機(jī)的環(huán)境下模擬真實(shí)的PLC運(yùn)行操作，用戶通過模擬程序來檢驗(yàn)梯形圖的程序，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)邏輯錯(cuò)誤。

5.2 梯形圖的仿真解析

梯形圖的仿真主要是對編譯程序執(zhí)行狀態(tài)進(jìn)行檢測分析，通過有效的檢測分析及時(shí)發(fā)現(xiàn)程序操作出錯(cuò)的地方，從而為接下來的工作提供有力支持。在嵌入式軟PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，仿真模塊實(shí)現(xiàn)了對梯形圖程序運(yùn)行狀態(tài)的現(xiàn)場模擬，能夠?qū)⑻菪螆D程序轉(zhuǎn)化為C程序，并通過相應(yīng)的邏輯控制方式來執(zhí)行指令。endprint

6 結(jié)語

綜上所訴，文章在闡述PLC原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合嵌入式軟PLC開發(fā)系統(tǒng)目標(biāo)，對其編輯模塊、編譯模塊、仿真模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，讓人們進(jìn)一步了解到軟PLC的運(yùn)行系統(tǒng)、運(yùn)行機(jī)制，充分證明了軟PLC系統(tǒng)存在的必然。

參考文獻(xiàn)

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[2]艾建華.嵌入式軟PLC開發(fā)系統(tǒng)概述[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012，（19）：43.

Abstract：The embedded system plays a very important role in the field of industrial control， which is of great significance to the promotion of industrial development. With the rapid development of computer technology， the traditional PLC is no longer suitable for the development of automation control. Soft PLC has been developing rapidly， making up for the shortcomings of the original embedded system application. On the basis of explaining the working principle of PLC， the design of embedded soft PLC programming system is analyzed from the aspects of overall design of embedded soft PLC programming system， editing module design and compilation module design.

Key words：embedded； soft PLC programming system； design； compilationendprint