基于RISC的编译型PLC的研究与设计

发布时间：2020-11-05 04:28

　　 可编程控制器是高可靠性、使用灵活、功能丰富的工业自动化控制装置,在工业中有着广泛的应用和发展前景。近年来,随着PLC价格的不断降低,中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高,越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制,今后一段时期内PLC在我国将保持高速增长势头。因此,对PLC的设计研究就成了一项具有重大意义的课题。本文讨论基于精简指令集RISC的编译型PLC的研究设计,并探讨了利用CAN总线来实现PLC数字量端口的扩展,主要完成的工作有以下几点: (1)文章首先阐述了可编程逻辑控制器的产生与发展,对可编程逻辑控制器的国内外研究现状和发展趋势进行了分析,简单介绍了精简指令集RISC技术以及采用精简指令集的AVR单片机技术和CAN总线技术。 (2)结合实例分析了解释型PLC的工作原理及过程,给出了一般PLC系统的软硬件模型,并给出了编译型PLC系统模型,设计了以精简指令集RISC结构的单片机ATmega128为控制核心的PLC硬件框架。 (3)开发了本编译型PLC系统的梯形图编辑环境,详细介绍了编辑界面以及编译型PLC的指令集的设计,并把指令集集成到编辑环境的插入指令的菜单栏中,并对梯形图的数据存储以及运算关系等作了详细说明。 (4)分析了编译器的设计原理及过程,以及由梯形图编译成可执行代码的过程。重点分析了由梯形图产生中间代码的过程以及运用精简指令集RISC实现产生的中间代码。 (5)在文章后面章节,给出了PLC系统的具体硬件设计,包括ATmega128单片机外围电路、I/O端口设计、串口电路以及CAN总线接口电路,并制定了利用CAN总线来扩展PLC数字量端口的简单协议。最后对全文工作进行了总结,并提出对本课题的研究结果作进一步研究和完善的希望。
【学位单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2008
【中图分类】：TP332.3
【部分图文】：

2.1系统模型2.1.1解释型系统模型解释型PLC系统的结构一般如图2一1所示。扩展模块lll___」」飞飞 飞图2一1解释系统模型组成图2一1中的计算机是PLC的上位机开发集成环境的硬件载体，一般为PC机，在此系统上开发集成环境。集成环境一般支持梯形图的编辑和编译。编译后生成中间代码，下载到下位机系统中解释执行。为了保证用户编写的应用程序顺利解释运行，在PLC下位机中，固化了由厂家出厂时设计PLC解释程序。当系统以这种解释方式运行时，系统将用户程序的梯形图或者指令表语言语言作为输入源程序，边读源程序，边解释执行，对于源程序中的每一类指令，都需要编写一段相对应的解释程序才能完成此指令的功能。在解释执行时

它可以设置输入指令所对应的单片机UO口，并显示输入还是输出等状态。对于梯形图中的所有指令的状态都会在这个界面里面显示。例如:对于输出线圈指令，信号的类型属性设置可以有四种，如下图3一2所示。图3一2输出线圈对话框信号源可以设置为内部接点或者处理器引脚。如设置为内部接点，则在整个梯形图程序的编辑过程中，必须在其他的位置有用到它，否则编译时将会出现替告。菜单栏包括文件、编辑、设置、指令、编译、帮助等。功能的实现主要在指令菜单栏中，在菜单栏中还有级式菜单，可以输入相应梯形图指令。如图3一3所示。抽入注释抽入自自点上升祀冷业发 (one51议防加)下降沿触发(Ones卜父F幽勺)接通延时(o日a丫ed下urn加)断开延时(oelaved下 urnOff)保持计算器(Re七en加e)妇”记T该n伪)自加计筑器(c以扣tUP)U自减计数器(eoun七00喻)I环形计算器(eoun七crejar)J等于(c的附 eforE甲als)“不等于(c侧 mpereforNotE甲.川s)大于 (Comparefor‘reaterT’h翻)>大于等于 (eomparefar‘reaterT’h翻orE甲目).小于 (CompareforLe，，下扮幻)<小于等于(c的 parefarLessThanor三q喇)图3一3插入指令栏中部分指令

它可以设置输入指令所对应的单片机UO口，并显示输入还是输出等状态。对于梯形图中的所有指令的状态都会在这个界面里面显示。例如:对于输出线圈指令，信号的类型属性设置可以有四种，如下图3一2所示。图3一2输出线圈对话框信号源可以设置为内部接点或者处理器引脚。如设置为内部接点，则在整个梯形图程序的编辑过程中，必须在其他的位置有用到它，否则编译时将会出现替告。菜单栏包括文件、编辑、设置、指令、编译、帮助等。功能的实现主要在指令菜单栏中，在菜单栏中还有级式菜单，可以输入相应梯形图指令。如图3一3所示。抽入注释抽入自自点上升祀冷业发 (one51议防加)下降沿触发(Ones卜父F幽勺)接通延时(o日a丫ed下urn加)断开延时(oelaved下 urnOff)保持计算器(Re七en加e)妇”记T该n伪)自加计筑器(c以扣tUP)U自减计数器(eoun七00喻)I环形计算器(eoun七crejar)J等于(c的附 eforE甲als)“不等于(c侧 mpereforNotE甲.川s)大于 (Comparefor‘reaterT’h翻)>大于等于 (eomparefar‘reaterT’h翻orE甲目).小于 (CompareforLe，，下扮幻)<小于等于(c的 parefarLessThanor三q喇)图3一3插入指令栏中部分指令
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本文编号：2871127