plc机械手控制系统毕业论文Word文件下载.docx

plc机械手控制系统毕业论文Word文件下载.docx

《plc机械手控制系统毕业论文Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《plc机械手控制系统毕业论文Word文件下载.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

1.引言

软PLC技术是控制技术的基于PC的新类型，与传统的PLC，它有一个开放的架构，强大的网络通信能力和更高的数据处理能力，能够满足现代工业自动化的要求相比，是一个热点工业自动化目前该领域。

所谓的软PLC，就是用一台PC作为硬件支撑平台，利用软件来实现传统PLC的基本功能。

PLC的控制功能都封装在软件，在PC环境中运行。

该控制系统提供的相同功能的PLC控制系统，但随着PC的优势。

根据PLC的传统结构，实现软PLC分为两部分，开发系统和运行系统。

软PLC运行系统的软PLC的核心，执行程序和处理输入和输出。

本文介绍了传统的PLC和发展趋势的特点，并介绍了软PLC软件模型的体系结构。

此外，根据国际标准IEC61131-3，并参照西门子S7-200指令集，软PLC运行系统的指令集的设计。

然后，软PLC运行系统的体系结构介绍，整个操作系统进行了测试。

测试功能表明，该系统的功能达到预期要求，运行良好。

2.几种实现软PLC的方案

目前，有三种方案的软PLC控制系统。

一种是传统的PLC控制系统。

该方案使得PLC的硬件作为硬件平台，并自定义PLC运行系统的硬件，然后巩固它在PLC中。

该控制方案的缺点在于，在运行系统被定制为特定的PLC制造，系统维护和升级是困难的，并且不能打开。

第二控制方案是基于嵌入式控制器。

嵌入式控制器是一个超小型计算机系统，其软件平台是嵌入式操作系统。

这种控制方案更适合在一个小的实时控制器。

最后一个是基于工业PC（IPC）的控制方案。

在这种控制方案，系统的软件平台可用于WindowsNT和其他实时操作系统，采用通用的I/O卡或I/O端子板（或是现场总线卡的硬件接口，或远程I/O模块）。

它基于工业PC的控制系统软PLC可以充分利用PC机丰富的软硬件资源，轻松打造总线控制系统和网络控制系统。

本文将探讨了基于工业PC操作系统的软PLC。

3.软PLC的实现方法基于IEC61131-3标准

IEC61131-3标准是第一个国际标准，它提供了标准化的编程语言，用于工业自动化控制系统的软件设计。

IEC61131-3标准的基础上，吸收和引用的PLC编程语言，然后形成一个新的国际编程语言是世界各地的制造商IEC组织的工作。

PLC的软件模型和不同的硬件搭配，可生成多种实际的控制系统。

在应用软件的设计，它遵循IEC61131-3标准的模块化软件编程设计原则，把一个复杂的项目分成几个独立的模块的原则，每一个模块划分的常用程序分成若干功能单元，程序，功能块和功能，封装了这些核心单元和构建编程。

4.软PLC系统虚拟机实现

软PLC运行系统是整个软PLC系统，它负责整个系统的管理，并解释程序，与编程系统交换数据的核心。

软PLC运行系统的构建分为三个部分分别为：

通信模块，运行的核心模块和I/O驱动模块。

软PLC运行的虚拟机是运行中的系统的核心，有解释，组织且执行应用程序的功能。

本文主要介绍实现的软PLC运行系统的虚拟机。

（1）虚拟机的操作原理和结构

虚拟机的本质是类似于电脑的CPU的硬件，内核函数被反复的使用，对于软PLC，在解释代码和执行过程中，这些功能是由软件完成。

这些功能的实现分为两种方式：

一种是基于寄存器的，这种方法的优点是执行速度快的指令，简单透明的程序，易于调试;

另一种是基于栈，这是适合维持小程序，占用很少的内存，并且可以迅速调用函数。

因为栈在调用函数的快捷方式，该方案采用由本文作为设计的虚拟机。

虚拟机的功能模块包括：

指令读出子模块，指令分析子模块，逻辑指令子模块，功能操作指令子模块等。

（2）目标代码配方

目标代码是在虚拟机中运行该代码。

其中本文研究的软PLC，目标是一种二进制代码，它被编译在软PLC开发系统，并通过执行软PLC正在运行的虚拟机系统完成控制功能。

结合IEC61131-3标准，一个PLC项目的结构层次可分为：

配置，资源，任务和运行程序等。

在软PLC实现了在本文中，一个配置对应一个PLC系统中，每个配置可以有多个资源，任务的概念是在资源描述。

整个系统是为多线程读取程序，并在同一时间执行多个控制任务。

目标代码的格式是：

它在开发系统中产生的文件是一种文件格式，它可以描述各种配置的系统，编译器也可以产生控制算法运行的虚拟机。

（3）虚拟机的指令系统

这在本文所开发的虚拟指令包括19个基本指令，4个功能指令和3个程序序控制指令。

最根本的指令包括：

LD，AND，OR，输出，LDN，ANDN，ORN，LDI，ORI，ANDI，OUTI，LDNI，ORNI，NOT，设置，清除，ALD，OLD;

功能指令包括：

TON，TONR，TOF，COUNT;

控制指令包括：

SUBCALL，返回，结束。

（4）虚拟机的软件设计

虚拟机是一种想象力的计算机，它的通过软件技术实现了在实际的处理器。

虚拟机的主要功能是由于其可以运行描述某些规则的语言特性。

虚拟机的一个重要特征是，它增加了计算机硬件和软件之间的硬件抽象层移植时，虚拟机到其他操作系统平台，它的应用程序并不需要改变。

根据软件组件的设计理念，整个PLC系统可以分为具有几个独立的功能软件模块的几个模块，规范接口模块中定义的，每个软件模块的各自组合为一个PLC系统。

常见的PC被选作整个控制系统的硬件平台，软件平台为WindowsXP+RTX8.0，通用I/O卡采用输入输出模块，其他的卡还可以用于处理模拟或数字信号通过，本系统使用的是由研华生产的PCI-1710卡。

下面简要地描述了虚拟机的主要功能。

第一个是它被用来初始化系统的VM_Init（）函数，它的主要功能是用来初始化虚拟机的寄存器中，人工构造的地址空间，读中间码转换成这个人工的地址空间，并设置为堆栈指针的初始值，程序指针，空定时器和计数器等。

第二是功能VM_Check（），这是用来验证目标代码，它的主要功能是用来验证其读入内存的目标代码的正确性。

最后一个是VM_Main（），它是VM_Main（）的主要功能，其功能是用于执行的目标代码。

虚拟机的中间代码文件形式的第一条指令执行指令，直到处理完指令，那么，虚拟机完成一个程序执行的一个扫描流通阶段。

5软PLC运行系统测试

为了全面地，客观地评价软PLC的性能，你需要充分测试整个系统的运行。

虚拟机的试验主要是测试，测试系统的实时性，准确性和虚拟机的可靠性。

为了验证虚拟机的实时性，我们测试2000逻辑指令使用示波器并通过系统提供的时间功能，可根据指示灯和示波器的电平变化的闪烁时间来测试这个程序的执行时间。

经过测试，它用于执行2000逻辑指令是500微秒，而普通PLC的扫描时间为毫秒级的分数。

这样的虚拟机实现实时的设计目标。

为了验证虚拟机的可靠性，我们在很长一段时间运行此系统，该系统工作可靠，并能达到工业用地的可靠性要求。

附录C程序梯形图