基于ARM的編譯型PLC研發(fā).pdf

1、PLC作為工業(yè)場合的重要組成部分，隨著數(shù)字化和智能化的需求和發(fā)展，對實時性要求越來越高，但是目前市場上的PLC多為解釋型PLC。從編譯原理的角度，PLC可分為編譯型和解釋型。解釋型PLC在執(zhí)行過程中解釋執(zhí)行，所以執(zhí)行效率低，進而實時性低。同時，由于解釋型PLC不僅要燒寫用戶程序，還要燒寫全部硬件驅動、指令庫、解釋程序等，所以代碼量大，存儲占用量大。然而，編譯型PLC根據(jù)用戶程序選擇性編譯，編譯下載后直接執(zhí)行，即“選擇性編譯，多次執(zhí)行”，

2、所以執(zhí)行效率高，實時性好，代碼量小。本文通過對國內外PLC的研究，基于IEC61131標準，實現(xiàn)了基于ARM的嵌入式編譯型PLC的基本功能，具有通用性好、成本低廉、實時性好、代碼量小等優(yōu)點。
　　本文主要工作包括如下幾點：
　　(1)在PLC國內外現(xiàn)狀、發(fā)展、存在問題以及IEC61131標準的研究基礎上，把IEC61131軟硬件模型映射為現(xiàn)實實現(xiàn)的編譯型PLC的軟硬件架構。
　　(2)用戶開發(fā)系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)。針對梯形

3、圖元件指令具有種類繁雜的特點，本文通過研究發(fā)現(xiàn)梯形圖遵循相似的外形，采用了一種基于數(shù)據(jù)模板的梯形圖元件構建方法，減小了實現(xiàn)的冗余性；梯形圖轉C++程序屬于編譯難題，本文提出了一種新的基于塊樹的，梯形圖轉塊樹，然后通過塊樹生成C++程序的方法，具有顯著的模塊化特點。
　　(3)運行系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)。針對采用中斷數(shù)據(jù)收發(fā)占用大量CPU的問題，本文提出了一種DMA組合中斷方式的數(shù)據(jù)收發(fā)方式，使得數(shù)據(jù)收發(fā)更加有效；針對同一個PLC功能指令

4、支持復雜數(shù)據(jù)類型操作的要求，本文提出采用了函數(shù)模板的方式加以實現(xiàn)，減小了重復定義的復雜性；針對PLC功能塊指令受內部變量影響，本文提出采用了類的方式加以實現(xiàn)，提高了功能塊的封裝性；針對不同數(shù)據(jù)類型訪問同一個數(shù)據(jù)的需求，本文提出采用了以共用體定義指針訪問數(shù)據(jù)的方式，方便了數(shù)據(jù)的訪問；針對任務調度的需求，本文對任務進行了劃分和定義，并實現(xiàn)了相應的算法，既滿足了任務調度的需求，又通過中斷任務滿足了實時性要求更高的需求；針對監(jiān)控、在線編程的需求