通用控制系统平台研究与实现

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1、摘要PLC通用控制器作为目前工业自动化的重要基础设备，被称为“工业自动化三大支柱”之首，在各工业生产领域发挥着愈来愈重要的作用【l】。但目前国内PLC通用控制器市场主要为国外几家大公司占据【21，核心技术一直难以突破，国内少数几家公司能生产中低端PLC通用控制器【3】，为实现我国的工业自动化目标亟需改变这种落后状态。IEC61131．3规范的颁布和新型微处理器的出现，为研究设计新型PLC通用控制系统指明了发展方向，提供了硬件基础【4】。PLC通用控制系统主要包括编程环境和底层运行系统两部分，本文集中研究了底层运行系统，分析了IEC61131．3规范和PLC控制系

2、统组成及工作原理，讨论了底层运行系统软硬件设计关键问题，并提出通用控制系统设计思路。本文提出一种PLC控制系统中间代码定义；合理安排内存分配机制；比较编译和解释方法实现PLC指令系统的优劣，并提出一种高效简单的解释执行方法；编写指令解释执行函数库；设计PLC和PC通讯协议；移植嵌入式操作系统对控制系统进行多任务调度；最后在高速ARM硬件平台上，开发实现PLC通用控制系统底层运行系统。本文最后设计一系列实验对PLC通用控制系统底层平台进行验证，试验结果表明了该设计方案可行性，且指令的执行效性较高。本文实现了一个PLC通用控制系统雏形，为研发国产PLC提供了新的思路

3、。关键词：IEC61131．3，PLC，底层运行系统AbstractABSTRACTAsanelementarydeviceforcontrolofindustrialprocesses，aProgrammableLogicController(FLC)isknown舔oneofthethreemajorpillarsforautomationandplaysamoreandmoreimportantroleinthemanufacturingindustry．However,thecorctechnologyofPLCsandmostofthemarketsi

4、nChinatodayareheldbyforeigncompanies．FewPLCsareproducedbydomesticenterprises．DevelopingtechniquesforPLCproductionissignificanttotheChineseautomationindustry．AstheintroductionoftheinternationalstandardIEC6131·3andtherapiddevelopmentofmicroprocessors，thestandardizedPLCsoftwarearchitect

5、ureandprogramminglanguagesareenvisagedtobeimplementedontothehardwareplatformsusingthenewgenerationofmicroprocessorswiththeexpectednewfeatures，such勰miniaturizationbuthighperformance．Therefore，theresearchanddevelopmentofPLCtechniquesalefeasibleandtimely．APLCcontrolsystemconsistsofatwot

6、ierhierarchycomposedoftheuppertierofprogrammingsofhvareandthebottomtierofarunningsystem．ThisthesishasworkedonthebottomrunningsystemofPLCs．ThroughcarefulstudyoftheintemationalstandardIEC6131．3andthetraditionalPLC’sarchitecturesandworkingprocesses，thekeydesignproblemsareidentifiedandaf

7、easibleschemeisdevised．Inthethesis，anewformatofintermediatecodeisdefinedforinstructionexecution．Memorymanagementmechanismisdevelopedforefficientstorage．Bycomparisonofcompilationandinterpretation，anewinterpreterisdevisedforefficientinstructionexecution．Theassociatedfunctionsettosuppor

8、ttheexecutio