PLC上构建数控语言的方法研究

作     者：董禄 

作者单位：杭州电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：严义

授予年度：2011年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 0835[工学-软件工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：PLC 数控语言 G代码 梯形图 运动控制 

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。