PLC上构建数控语言的方法研究

论文摘要

可编程逻辑控制器(PLC)在现代工业自动化生产中发挥着极其重要的作用。经过40多年的发展,PLC的功能已得到很大拓展,大部分PLC厂家的产品己具有运动控制功能,如定位、直线插补和圆弧插补等；由于其自身优异的顺序逻辑控制功能及高可靠性、结构紧凑、易扩展易开发的特点,PLC被广泛应用于运动控制领域。目前,通常采用PLC编程方式使用运动控制指令或功能块来编写运动控制程序。然而,在运动控制过程复杂的情况下,使用PLC编程方式将导致代码量非常大,任何参数的更改或运动序列的改变,都需要改写PLC程序,并再次编译下载执行,如此反复,直到调试成功,这种方式大大降低开发效率,而且大量代码给维护和优化带来很大麻烦。针对上述问题,本文提出一种在PLC上构建数控语言的方法。该方法充分利用PLC的运动控制和顺序逻辑控制功能,使用数控语言编程方式描述生产加工过程,能够方便地进行运动控制序列的调整和参数的设置,从而提高开发效率。论文主要工作包括：首先对国内外PLC发展现状及PLC运动控制技术做了深入的调研,并分析目前PLC运动控制编程存在的问题；提出总体设计框架,主要分为上位机的数控程序编译器设计、PLC控制程序设计、下位机数控程序执行控制算法的设计三大部分,并对各部分的实现方法进行了论述。然后提出PLC的多层驱动架构模型,深入研究分析PLC各层次间的关系,并在PLC多层驱动架构上建立数控语言层；接着设计并分析数控语言的实现方法,具体包括数控指令的设计、数控指令的实现、数控程序的编译及数控程序的执行四大步骤；其中数控指令采用梯形图模块化编程思想来实现指令的功能,这种编程思想使梯形图代码具有一定的封装性和复用性；为了实现数控程序的编译,在Windows平台下利用C#开发了编译器,并对编译实现过程进行了分析。最后通过应用实例验证本方法：在自行研发的具有运动控制功能的可定制PLC上构建数控语言,用于对全自动多轴绕线机的控制,取得较好的应用效果。结果表明,通过本文的方法,在PLC多层驱动架构上构建数控语言,不仅能提高PLC运动控制程序的开发与调试效率,而且能够针对不同的应用,快速定制出相应的数控语言,具有一定的实际应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 相关技术研究现状
• 1.2.1 PLC的发展与现状
• 1.2.2 PLC运动控制技术概述
• 1.2.3 数控语言概述
• 1.3 CASS开发平台介绍
• 1.4 主要工作及创新点
• 1.5 论文组织结构
• 第二章 PLC构建数控语言方法的总体设计
• 2.1 总体设计框架
• 2.2 总体设计流程
• 2.3 方法设计目标
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于PLC的多层驱动架构
• 3.1 PLC技术概述
• 3.1.1 PLC组成结构
• 3.1.2 PLC工作方式
• 3.1.3 PLC编程语言
• 3.2 PLC多层驱动的架构层次
• 3.3 PLC存储空间分配
• 3.3.1 RAM空间分配
• 3.3.2 FLASH空间分配
• 3.4 本章小结
• 第四章 数控语言实现方法
• 4.1 数控指令的设计与分析
• 4.2 数控指令的实现与分析
• 4.2.1 梯形图编程语言
• 4.2.2 数控指令的功能实现
• 4.3 数控程序的编译
• 4.3.1 编译过程分析
• 4.3.2 数控程序编译器
• 4.4 数控程序的下载与执行
• 4.4.1 数控程序下载
• 4.4.2 数控指令表的结构设计
• 4.4.3 数控程序执行控制算法
• 4.4.4 指令与程序的测试方法
• 4.5 本章小结
• 第五章 应用实例
• 5.1 全自动多轴绕线机
• 5.2 CASS-PLC149B的配置
• 5.3 G代码指令集设计与实现
• 5.3.1 G指令设计
• 5.3.2 M指令及其他指令设计
• 5.3.3 指令功能实现
• 5.4 联机测试
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 未来工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 详细摘要