可编程逻辑控制开发及运行环境设计--《华南理工大学》2010年硕士论文
可编程逻辑控制开发及运行环境设计
【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。
【关键词】：
【学位授予单位】：华南理工大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2010【分类号】：TP273【目录】：
ABSTRACT7-11
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 IEC61131-313-15
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
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