軟PLC編譯系統的開(kāi)發(fā)與仿真

軟PLC控制技術(shù)是基于軟件和硬件在邏輯功能上等效的思想，采用開(kāi)放式體系結構，通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現PLC硬件的功能。軟PLC系統由上位機和下位機組成，上位機為用戶(hù)提供編輯界面和多種編程語(yǔ)言環(huán)境，便于用戶(hù)在PC機上進(jìn)行PLC程序的編輯，同時(shí)還對下位機的一些狀態(tài)量進(jìn)行監控，并給下位機發(fā)送指令。

　　用戶(hù)編輯完P(guān)LC的梯形圖和指令表程序后，只有通過(guò)對程序的編譯來(lái)獲取程序的邏輯后才能按照PLC的工作原理運行。為了配合在PC機上運行的軟PLC編輯開(kāi)發(fā)系統，使PC機完成相應的控制功能，開(kāi)發(fā)了軟PLC編譯系統。

　　1、軟PLC程序編譯系統的組成

　　PLC編譯模塊由梯形圖語(yǔ)法檢查模塊、梯形圖程序邏輯檢查模塊和指令表程序語(yǔ)法檢查模塊組成。梯形圖程序語(yǔ)法檢查模塊檢查用戶(hù)PLC圖形程序有無(wú)指令標記重復、指令地址越界等語(yǔ)法錯誤；梯形圖程序邏輯檢查模塊檢查PLC圖形程序有無(wú)邏輯錯誤；語(yǔ)言程序語(yǔ)法檢查模塊檢查用戶(hù)語(yǔ)句程序有無(wú)拼寫(xiě)、指令格式、指令地址越界等語(yǔ)法錯誤。

　　編譯程序的構造包括詞法分析、語(yǔ)法分析、語(yǔ)義分析、錯誤的檢查和處理以及代碼生成和代碼優(yōu)化等程序。

　　2、軟PLC程序的遍歷算法

　　軟PLC程序的遍歷算法主要包括梯形圖遍歷算法和指令表遍歷算法。梯形圖程序由若干個(gè)梯級組成，遍歷時(shí)以梯級為單位，采用深度優(yōu)先的掃描方法。按從上到下，從左到右的順序進(jìn)行。在掃描過(guò)程中，遇到并聯(lián)結點(diǎn)就轉入下一行進(jìn)行掃描，行與行之間的切換由指針的變換來(lái)實(shí)現，原先位置的指針被預先存儲起來(lái)，待并聯(lián)模塊掃描完后。再從原來(lái)的位置開(kāi)始往下掃描。梯級和掃描順序如圖1所示。

　　圖1 梯級和掃描圖

　　指令表是由一系列指令組成。且指令按照鏈式結構存儲，按照順序讀取指令即可完成對指令表的遍歷。

　　3、梯形圖與指令表程序的相互轉換

　　3.1 梯形圖轉換成指令表

　　梯形圖轉換成指令表是以梯級為單位進(jìn)行的。

　　對于沒(méi)有并聯(lián)支路的梯級，只要根據梯形圖元素在梯級中的位置和元素的類(lèi)型，即可將梯形圖轉換為指令表。對于包含有并聯(lián)支路的梯級，可以按照遍歷梯形圖的方法，一邊遍歷一邊轉換。在轉換過(guò)程中，首先設定1個(gè)全局變量nDepth(梯級深度)，以確定梯級的深度，然后判斷1個(gè)梯級是否包含并聯(lián)支路。如果包含則調用包含有并聯(lián)支路的轉換程序，然后順序讀入當前梯級深度層次上的梯形圖元素；如沒(méi)有發(fā)現并聯(lián)支路，則調用不含并聯(lián)支路的轉換程序依次轉換。在轉換過(guò)程中。每轉換完1條支路就要添加1個(gè)ORB支路并聯(lián)指令。

　　在對整個(gè)梯形圖程序進(jìn)行轉換時(shí)，首先生成nLine(行號)和nDepth 2個(gè)全局變量，然后從頭開(kāi)始進(jìn)行轉換，轉換完1個(gè)梯級后。下1個(gè)梯級從第nLine(nLine=nLine+nDepth+1)行開(kāi)始，直到梯形圖文件結束為止。

　　3.2 指令表轉換成梯形圖

　　指令表轉換成梯形圖的過(guò)程就是根據PLC指令語(yǔ)句生成相應的梯形圖元素鏈表的過(guò)程。因為梯形圖和指令表程序是一一對應的關(guān)系，可按照語(yǔ)句對應生成相應的梯形圖元素，利用在梯形圖向語(yǔ)言表轉換文件中已設計好的位圖資源，建立標志符和位圖之間的相應關(guān)系。轉換時(shí)，將語(yǔ)句表以文件流的方式存入文本文件中，逐行分析，通過(guò)適當的算法處理，在視窗中畫(huà)出對應的梯形圖符號，直到文件結束。此外，在轉換過(guò)程中，需要將程序劃分為若干小節，每節對應梯形圖中的1個(gè)梯級。在指令表中，梯級的劃分可根據OUT指令來(lái)進(jìn)行。串并聯(lián)模塊的劃分可根據ANB和ORB指令進(jìn)行。

　　4、軟PLC程序的語(yǔ)法分析

　　在對PLC程序進(jìn)行編譯時(shí)，先將由PLC其他語(yǔ)言編寫(xiě)的程序轉化為指令表后再進(jìn)行處理。程序語(yǔ)言的文法通常包括I組終結符、I組非終結符、1個(gè)開(kāi)始符號和1組產(chǎn)生式。

　　4.1 軟PLC程序的文法設計

　　軟PLC程序文法主要指PLC指令表語(yǔ)言的文法設計，PLC指令表語(yǔ)言與梯形圖語(yǔ)言存在一一對應的關(guān)系。PLC的指令表程序由若干條語(yǔ)句組成，每條語(yǔ)句包括語(yǔ)句號、操作碼和操作數。操作碼是PLC指令系統中的指令代碼，包括邏輯取、觸點(diǎn)串聯(lián)指令、觸點(diǎn)并聯(lián)指令指令、支路并聯(lián)指令、支路串聯(lián)指令和線(xiàn)圈驅動(dòng)指令。操作數主要是PLC內部的繼電器、定時(shí)器和計數器。下面是一段PLC指令表例程。

　　以三菱公司F1系列的邏輯指令為例來(lái)說(shuō)明指令表文法的設計，并選取指令集中的一個(gè)子集來(lái)作為研究對象，該子集由邏輯取指令(LD，LDI)、觸點(diǎn)串聯(lián)指令(AND，ANI)、觸點(diǎn)并聯(lián)指令(OR，ORI)、支路并聯(lián)連接指令(ORB)、支路串聯(lián)連接指令(ANB)和線(xiàn)圈驅動(dòng)指令(0UT)等基本指令組成。