工业组态软件之梯形图语言的设计实现及语法检查的研究

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1、工业组态软件之梯形图语言的设计实现及语法检查的研究第一章绪论1.1引言由于这些编程语言在内容和形式上都存在着很大差异，结果是给用户带来很大的不便。使用不同产品所编写的程序会导致不通用的结果，最终用户不得不去熟悉各家公司所使用的编程语言，额外采购不同编程工具，这样就形成了技术壁垒，所以在一个大型工程项目中想要实现可使用多家公司的产品，就几乎变成了不可能的事。1993年国际电工委员会颁布了基于可编程逻辑器件的国际标准IEC-61131，此标准一经颁布便被各厂商广泛采用，为日后PLC的编程以及工控组态软件的发展奠定了基础。

2、本文主要采用了该标准的第三部分，编程语言的标准。在该标准中详细介绍及定义了PLC可采用的语言及其详细规则，还有一些基本元素的定义和使用。IEC61131标准的出现确实给工控领域带来了一个划时代的意义，它解决了分布式控制系统DCS等控制装置由于过于专有化的发展所带来的不便的缺点，形成了一个行业标准和规范，并且借助自身的简便和全面性，迅速被各大厂商所接收并采用，这为PLC的编程走向开放式系统打下了坚实的基础。IEC61131-3作为DCS编程语言的国际标准，它规定了DCS的五种编程语言：梯形图语言(LD)、功能块语言(F

3、BD)、顺序功能图语言(SFC)、指令表语言(IL)和结构化文本语言(ST)。五种语言各有特点，其中在工控领域梯形图语言由于其图形特征和电器控制系统的电路图相似，以及比较直观易懂的特点，被广大的电器从业人员所青睐，至今在该领域内被广泛使用。另外梯形图语言特别适合于开关逻辑控制。梯形图起源于电气系统的继电器逻辑和执行线路，它用不同的图符来表示不同的指令，用串、并联等概念组织图符的顺序位置来表述逻辑。它沿用继电器的触点、线圈、串并联等术语和图形符号来表达元件以及它们之间的逻辑关系。1.2论文相关背景本课题所采用的项目是和

4、利时系统工程有限公司的SuperConfiguration组态软件的开发。SuperConfiguration工业组态软件按照工信部电子发展方案的规划，按照行业内的使用习惯和规范设计，并以其简便性，易用性，标准化和模块化赢得了很大的市场，为公司和客户都带来了很大的收益。SuperConfiguration是为化工行业开发的工控系统的前端工程师控制平台，该平台包含控制工程编辑器和后台语法检查编译器。其中编辑器是基于化工行业规范和行业工程师的使用习惯所开发的操作界面。编译器部分则是根据语法和定义的变量制定了一套完整控制编

5、辑和调试软件包。SuperConfiguration开发的工程师在线组态及其监视软件，是新一代的化工行业工业控制软件，参照IEC61131国际标准，设计行业定制系统所需要的软件和硬件模块。依照易用性，标准化，模块化的三大标准进行设计，为现场工程师提供了一个良好的软件组态下装和监视平台。LD语言是从原继电器-接触器控制系统的继电器梯形图基础上演变而来的一种图形化语言，梯形图与继电器控制回路很相似，它通过连接各类封装控制算法的模块来表达一个控制任务，这些模块能完成的功能涉及领域很广泛，从最简单的逻辑操作到自适应调节PID

6、回路控制等，而这些都作为标准功能模块包含在SuperConfiguration开发环境中，使在SuperConfiguration中进行LD组态功能更完善更强大。梯形图普遍的应用在过程控制领域，而现场的技术人员最关心的正是顺控流程，用直观性好的LD编制顺控流程，现场的技术人员能够比较容易接受和理解。可见LD在工控组态软件中的占有很重要的位置，所以对LD组态的研究具有很深远的意义。..第二章IEC61131-3标准及梯形图语言简介2.1IEC61131的软件模型IEC61131-3的软件模型是一个分层模型，每一层对上层

7、提供合适的服务，并隐藏它的实现细节。通常分析一个复杂的工程是将其分解成一些可以独立运行并且可以进行管理控制的单元。这些单元之间也有清晰规范的划分和通信。因此就可以方便地处理事件驱动的程序执行。而传统的PLC的软件模型仅是按时间周期执行的程序结构。配置对应于GB/T15969.1中定义的PLC系统的语言元素。配置位于模型的最上层，配置是一个集合概念，是提供一个PLC运行的所需的全部软件。一个多台PLC组成的复杂控制系统中，每台PLC所需的软件综合就是一个独立的配置。同时一个系统中，各PLC中的配置可以通过标准定义的接口

8、进行通信[3]。在每一个配置中，可以对应一个或者数个资源，资源不仅为程序提供了一个可以运行的系统，而且它也记录了所在PLC的相关物理结构信息，例如，在一个多处理器的PLC系统中，可以设计多个资源与各个片子相互对应。通常资源是被置于PLC内，在PLC内运行，但有时也会被移植到其它的系统内，比如在PC机上进行仿真运行。但是只有在装入资源后，IEC程