嵌入式軟plc編程系統的設計
吳玉香，郭建勛，周建香
華南理工大學自動化學院，廣東廣州54064
摘 要：完成一種在windows操作環(huán)境下采用vc++開發(fā)工具設計的嵌入式軟plc編程系統。采用面向對象的設計思想，提出了描述軟pj,c梯形圖元件的數據結構，以及對梯形圖元件集合存儲和交互的方案。該系統針對vc++的documenf/view的結構，設計了軟plc編程系統的軟件結構，分為編輯、編譯和仿真等功能模塊，且結合相應的算法買現，并重點介紹了梯形圖程序的編輯和編譯掃描原理：為低成本高效率實現嵌入式軟plc編程系統提出了新方案，也為軟件開發(fā)人員提供一種軟件設計的新思維。
關鍵詞：軟plc；梯形圖；編輯；編譯；仿真
中圖分類號：tp 273 文獻標識碼：a
1引言
隨著控制技術向網絡化、智能化和開放式發(fā)展，傳統plc逐漸暴露出許多不足，主要表現力技術封閉，造成了各生產廠商的plc產品互不兼容，且編程開發(fā)方法差別很大，技術專門性很強，用戶必須經過長期培訓才能掌握其中一種產品的開發(fā)方法，這些問題制約了傳統plc的快速發(fā)展。隨著計算機科學的發(fā)展和工業(yè)控制的iec61131國際標準的制定，出現了用軟件方式實現傳統plc控制功能的軟plc技術。
軟plc具有符合現代工業(yè)控制技術的優(yōu)點，體系結構開放，支持多種硬件環(huán)境，解決了傳統硬plc互不兼容的問題。軟plc把控制運算的功能封裝在軟件中，具有傳統plc的功能，可在計算機操作系統中實現程序的編輯、運算、編譯、存儲等功能，具有編程語言標準化、控制功能模塊化、硬件配置靈活等特點windows環(huán)境下引入vc++開發(fā)工具，用vc++強大的軟件功能，使人機交互界面更友好，由于vc++固有的面向對象機制，可方便地設計梯形圖數據結構，并結合相應的算法，完成軟plc編程系統設計。本文給出編輯、編譯和仿真模塊。
2嵌入式軟plc系統的總體框架
嵌入式軟plc主要由編程系統和運行系統組成。編程系統進行梯形圖的編輯、指令的解析以及生成目標代碼；運行系統執(zhí)行目標代碼，實現控制目的。
本文介紹的嵌入式軟plc編程系統其總體架構，如圖l所示。
嵌入式軟plc編程系統的編程語言基于國際電工委員會發(fā)布的iec61131-3國際標準，是一個通用的開發(fā)環(huán)境，主要由編輯、編譯、仿真和通信4大模塊組成。其中，編輯模塊提供用戶程序開發(fā)環(huán)境；編譯模塊實現對用戶程序的掃描和編譯；仿真模塊用以離線模擬、調試用戶程序；通信模塊負責把編譯后的用戶程序目標代碼下載到運行系統。
3軟plc編程系統的界面設計
iec61131-3國際標準定義了5種plc編程語言的規(guī)范：梯形圖( ld)、順序功能圖(sfc)、功能模塊( fbd)、結構化文本(st)和指令表(。由于梯形圖簡單、直觀，所以本編程系統主要采用梯形圖作為用戶程序的開發(fā)語言。
本軟件采用vc++開發(fā)工具，并基于多文檔的documenu view結構設計，以支持梯形圖和指令表對應的格式一。其界面由梯形圖編輯區(qū)、指令表區(qū)和信息輸出區(qū)三部分組成，如圖2所示。
梯形圖編輯區(qū)用于梯形圖駐留和相關參數的設置；指令表區(qū)用于顯示梯形圖對應的邏輯指令；信息輸出區(qū)顯示梯形圖可能的語法錯誤信息以及正確執(zhí)行后的輸出信息。
4梯形圖數據結構設計
1)梯形圖元件類的繼承關系設計梯形圖元件包括常開觸點、常閉觸點和輸出線圈等簡單元件和定時器、計數器、數據運算（包括加減運算、比較運算等）等復雜元件。由面向對象的繼承特性，可以抽象出一個類作為梯形圖元件的總體接口，再以這個類為基礎，派生出具體的元件子類。梯形圖元件的抽象類定義如下：
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