可编程控制器(PLC)运行系统设计与实现

可编程控制器作为目前工业自动化的重要基础设备，被称为“工业自动化三大支柱性产业之一”，在各工业生产领域发挥着愈来愈大的作用。然而，在中国，国外产品一直垄断着国内市场，这是我们所不能接受的，同时中国的PLC研究不能只停留在消化水平上，需要有自主产权的新型PLC的出现。国际标准IEC61131-3的颁布和实施为国内研究者在软件方面提供了与国外厂商竞争的机会；而近年来先进高性能单片机技术的发展，为我们硬件设计赶超国外现有产品提供了物质基础。因此我们提出研制基于IEC61131-3的新型PLC的项目，课题来源于北京市教育委员会科技基金项目(项目编号：2002kj026)。 论文在对比国内外研制PLC的两种方案基础上，提出了基于IEC61131-3的新型PLC系统设计方案，系统总体分为三部分：①硬件设计部分②上位机PLC集成开发环境设计与实现部分③PLC运行系统的设计及实现部分。作者主要负责实现第三部分：PLC运行系统的设计及实现。作者在对比多种PLC工作机制的基础上，对PLC运行系统的工作原理进行了分析总结，从而研究出自己PLC系统的C51实现方案，在自行设计的硬件平台上架构了一个PLC的最小系统，论文中对实现方法进行了详细阐述；在研究IEEE1149.1标准基础上，设计了JTAG并口适配器，使用C语言对并口进行编程产生JTAG时序从而构建了JTAG的TAP状态机，进而利用C8051F020的相关JTAG指令编程实现了FLASH ROM内容的读写，并在使用Visual C++平台生成DLL，供上位机下载程序使用。 为了对系统功能进行测试，作者设计了两个PLC应用实例：流水灯控制程序以及模拟交通信号灯控制程序，对系统功能进行测试实验，并给出了测试实验效果图。 系统仅实现了小型PLC系统的一个雏形，在完善各项功能方面都还需要进一步的分析、研究和调试工作。如果进一步结合工业控制的要求，形成一个较为成型的产品，则需要作更多、更深入的研究。本文的工作为研发国产PLC进行了有益的探索和尝试。