基于开放式数控系统的软plc开发与应用

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1、工程硕士学位论文基于开放式数控系统的软PLC开发与应用作者姓名王国彪工程领域控制工程校内指导教师黄道平校外指导教师谢志文所在学院自动化科学与工程论文提交日期2016年3月ResearchandApplicationofSoftPLCBasedonOpenCNCSystemADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangGuobiaoSupervisor：Prof.HuangDaopingSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类

2、号：ＴＰ３１９学校代号；１０５６１学号：２０１３２１０１２７９０华南理工大学硕±学位论文基于开放式数控系统的软ＰＬＣ开发与应用作者姓名：王国彪指导教师姓名、职称：黄道平教授申请学位级别：工程硕±工程领域名称：控制工程论文形式：口产品研发□工程设计□应用研巧□工程／项目管理□调研报告研巧方向：嵌入式开发论文提交日期Ｉ：＂《年３月３１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：Ｉ，主席：委员：知秦於、手杉华南理工大学学位论文原创

3、性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。２０＊Ｉ作者签名：玉ｊ讀日期：《年３月？日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，旨Ｐ：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和

4、电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可衫、公布学位论文的全部或部分内容，可允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位－。－－论文本人电子文档的内容和纸质论文的内容相致。本学位论文属于：□保密，在年解密后适用本授权书。２１不保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊（光盘版电子杂志社全）文出版和编入ＣＮＫＩ《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分。内容々／．１？作者签名：王！ｆｃ日期；义／．案Ｊ签ｊ指导教师名日

5、期Ｉ？车作者联系电话：电子邮箱：下联系地址含邮编）：（．摘要开放式数控系统是数控系统领域发展的重点方向，而传统的PLC已经无法满足开放式数控系统的要求，在PC机平台上以软件实现传统PLC功能的软PLC技术已经成为了开放式数控系统实际应用中的一项关键技术。为了实现用户特定的控制工艺，全软件型数控系统(EMC2)在实际应用过程中经常使用shell脚本来进行辅助开发，并通过硬件抽象层（HAL）管脚来操作数控系统完成控制任务。这种开发方式不但不易被用户掌握，而且控制工艺在试用期间是需要不断调整的，这样就造成了数控系统应用开发任务重、周

6、期长、维护难等问题，不利于数控系统在市场的应用与推广。为解决上述问题，本文在基于PC的全软件型数控系统(EMC2)上开发出了一套软PLC应用软件，用户可以根据自身的工艺要求使用梯形图自行设计操作流程。其主要内容如下：首先，根据符合IEC61131-3标准的梯形图编程规则，使用Qt设计并实现了软PLC的编辑器，用户可以使用该编辑器完成梯形图程序的编辑、保存、打开等操作。其次，根据在编辑过程中保存梯形图程序所使用的数据结构的特点，研究了基于二维数组的梯形图转换为指令表的策略，并根据梯形图的运行规则，设计并实现了直接对梯形图程序进行解释执行的算法。再次

7、，根据EMC2的HAL机制设计并实现了运行系统的解释执行模块，使得软PLC可以周期性的读取输入、解释执行梯形图程序、刷新输出。基于该运行机制，还设计实现了软PLC轴控制功能。最后对软PLC各个功能模块进行了测试，并以LED点胶机为实验平台，将所开发的软PLC应用程序搭载到EMC2数控系统上，使用PLC编辑开发LED点胶机的梯形图程序。经实际运行测试，LED点胶机能够完成预定的工艺流程，PLC以及数控系统亦能够稳定地工作。关键词：开放式数控系统；EMC2；软PLC；硬件抽象层；QTIAbstractOpenCNCsystemisthekeydeve

8、lopmentdirectioninthefieldofnumericalcontrolsystem,butthetraditional