集成运动控制功能的软plc系统的研究与实现

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1、工程硕士学位论文集成运动控制功能的软PLC系统的研究与实现作者姓名张翰工程领域机械工程校内指导教师李迪教授校外指导教师谢长贵研发经理所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2016年1月ResearchandImplementationofSoftPLC'sSystemIntegratedwithMotionControlFunctionADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangHanSupervisor：Prof.LiDiSouthChinaUniver

2、sityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TP271学校代号：10561学号：201321002210华南理工大学硕士学位论文集成运动控制功能的软PLC系统的研究与实现作者姓名：张翰指导教师姓名、职称：李迪教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：机械工程论文形式：应用研究研究方向：基于嵌入式系统的软PLC系统论文提交日期：年月日论文答辩日期：年月日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：曹彪委员：李迪石永华张平李慧琪摘要传统封闭式体系结构的数控技术已无法满足现代制造业向

3、信息化及敏捷制造模式发展的要求，如今开放式系统的数控技术已成为主流发展趋势。软PLC技术则是实现开放式数控系统的关键技术之一。另一方面，传统的运动控制编程语言由于其封闭的软件系统已无法适应开放式数控系统的发展要求。PLCopen标准定义的运动控制功能模块成为运动控制编程语言的标准，其可以使逻辑控制与运动控制的编程开发更好的结合。因此研究集成运动控制功能的软PLC系统对推动开放式数控技术的发展具有重要的意义。目前国内对集成运动控制功能的软PLC系统的研究还处于初期阶段，已实现的技术与国外水平还存在一定差距。针对目前国内对软PL

4、C系统研究存在的问题，本课题设计并开发了集成运动控制功能的软PLC系统，包括开发环境及运行环境的设计与实现。重点对软PLC系统的架构、基于IEC61131-3标准的软PLC开发环境及运行环境、基于PLCopen标准的运动控制编程语言几个方面进行研究，并提出具体的解决方案。主要完成的工作如下：首先，研究了IEC61131-3标准及PLCopen标准，深入了解梯形图编程语言的语法规则、运动控制功能块的标准定义及使用方法；在此基础上设计软PLC系统的总体架构、系统的寄存器类型及运动控制功能块。其次，设计PLC运行环境的硬件平台及软

5、件架构；在此软件架构上对PLC运行环境的执行过程、目标代码的解析过程、各类特殊指令的执行过程及运动控制功能指令的执行过程进行分析设计并编写代码，实现PLC运行环境的执行功能。再次，根据IEC61131-3的梯形图语言标准及实际需求对PLC开发环境进行功能分析，并根据功能需求对开发环境的软件架构进行设计；在此架构上对开发环境的编辑模块、编译模块、仿真模块等进行设计并编写代码，实现PLC开发环境的编程、编译及仿真功能。最后，对软PLC系统进行全面的测试并将其应用到自动开槽设备的开发中，测试结果及设备的运行结果验证了本系统的正确性

6、及可靠性。关键词：软PLC；运动控制功能块；PLC运行环境；PLC开发环境；IABSTRACTThetraditionalCNCtechnologywithclosedarchitecturehasbeenunabletomeettherequirementsofmodernmanufacturing’sdevelopmentofinformationtechnologyandAgileManufacturing,todayCNCtechnologywithopensystemshasbecomeamainstreamtre

7、nd.SoftPLCtechnologyisoneofthekeytechnologiesforopenCNCsystem.Ontheotherhand,duetothetraditionalmotioncontrolprogramminglanguage’sclosedsoftwaresystem,ithasbeenunabletomeettherequirementsofthedevelopmentofopenCNCsystem.ThemotioncontrolfunctionalmodulesdefinedbytheP

8、LCopenstandardhavebecomeastandardmotioncontrolprogramminglanguage,itcancombinelogiccontrolandmotioncontrolprogrammingbetter.Therefore,theresearch