数控系统中嵌入式PLC虚拟机的研究与开发

发布时间：2017-03-21 19:12

  本文关键词：数控系统中嵌入式PLC虚拟机的研究与开发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：开放式数控系统是当前数控技术研究的热点。在发展高速、高效、高精度及智能化等性能的同时,功能的发展也要求越来越强,具体体现在尽量用软件来实现数控的所有功能,使硬件规模达到最小化。作为整个运动控制核心的机床逻辑控制也必然要以软件的形式来实现。这样就促进了软PLC 的发展。 本课题对数控系统中嵌入式PLC 虚拟机进行了研究和开发。由用户编写的梯形图程序作为切入点,将梯形图逻辑控制程序编译成中间代码,然后将中间代码转换成汇编程序并借助汇编编译器将其编译成机器码,最后在模拟系统中运行机器码,得到预定的输出,实现PLC 虚拟机的逻辑控制功能。具体研究内容包括: (1)将用户编写的梯形图逻辑控制程序编译成中间代码形式的PLM 文件。 (2)PLM 文件转变为汇编程序。 (3)用汇编编译器编译转变成功的汇编程序产生机器码,从而构造出可执行文件——PLE 文件,实现PLC 虚拟机的机器码执行机制,这样大大提高了PLC 指令的执行速度,同时大大节约了内存空间。 (4)将PLC指令对应的机器码移植到WinCE操作系统下的PLC虚拟机中执行。
【关键词】：开放式数控系统 虚拟机 软PLC 梯形图 机器码
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题背景8-12
• 1.1.1 数控系统概况8
• 1.1.2 PLC 简介8-9
• 1.1.3 数控系统中的 PLC9-10
• 1.1.4 软PLC 产品及其前景展望10-12
• 1.2 课题的提出12
• 1.2.1 软 PLC 的产生及其作用12
• 1.2.2 课题来源12
• 1.3 课题研究的意义12-13
• 1.4 课题研究的主要内容13-15
• 第2章 总体设计15-19
• 2.1 PLC 虚拟机15-16
• 2.1.1 虚拟机的概念15
• 2.1.2 PLC 虚拟机15-16
• 2.2 传统PLC 与现代PLC 实现方案对比16
• 2.3 软件环境的选择16-17
• 2.4 功能模块设计17
• 2.5 总体设计图17
• 2.6 本章小结17-19
• 第3章 梯形图与机器码的转换19-37
• 3.1 PLC 梯形图及相关指令功能的实现19-24
• 3.1.1 标准触点指令实现19-20
• 3.1.2 与堆栈有关的指令实现20-21
• 3.1.3 输出指令及取反指令的实现21-22
• 3.1.4 梯形图的编辑22
• 3.1.5 梯形图的保存22-24
• 3.2 PLM 文件24-26
• 3.3 可执行文件的结构及载入运行26-30
• 3.3.1 EXE 文件的结构27-28
• 3.3.1.1 文件标头27-28
• 3.3.1.2 装入模块28
• 3.3.2 EXE 文件的载入执行28-30
• 3.4 PLM 文件向机器码文件(PLE 文件)转换30-36
• 3.4.1 PLE 文件的格式30-31
• 3.4.2 PLM 文件向 PLE 文件转换的总体设计31-32
• 3.4.3 PLM 文件向 PLE 文件转换32-36
• 3.4.3.1 PLM 文件向汇编文件转换32-35
• 3.4.3.2 创建 PLE 文件35-36
• 3.4.3.3 程序设计中的优化选择36
• 3.5 本章小结36-37
• 第4章 执行机器码文件37-46
• 4.1 执行PLE 文件(机器码文件)37-40
• 4.1.1 执行环境37-38
• 4.1.2 执行流程38-40
• 4.2 函数调用40
• 4.2.1 函数的调用机制40
• 4.2.2 函数栈内存模型40
• 4.3 PLC 程序运行调度策略40-45
• 4.3.1 主线程和中断线程42
• 4.3.2 PLC 主程序和中断程序切换42-43
• 4.3.3 执行机器码的线程43-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第5章 PLC 程序编辑、转换和执行实例46-53
• 5.1 实例的开发过程46-52
• 5.2 本章小结52-53
• 结论53-54
• 参考文献54-57
• 攻读硕士学位期间发表的论文57-58
• 致谢58

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