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软PLC梯形图向指令表转化的算法研究与实现

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第11期 2013年l1月 组合机床与自动化加工技术 Modular Machine Tool&Automatic Manufacturing Technique NO.11 NOV.2013 文章编号:1001—2265(2013)11—0061—03 软PLC梯形图向指令表转化的算法研究与实现水 韩 江,段少磊,夏 链,董方方 (合肥工业大学机械与汽车工程学院,合肥 230009) 摘要:梯形图与指令表是PLC中最常用的两种语言。其中梯形图形象直观,易于编程,但梯形图往往 需要转换为指令表语言才能在PLC运行系统中解释执行。针对上述问题提出了一种适用于数控机 床软PLC的梯形图向指令表转换的算法。该算法基于AOV图映射,将梯形图程序存储为邻接表数 据结构,采用拓扑排序方法将邻接表中内容按指令表逻辑顺序输出,最终实现梯形图向指令表的转 化。论文给出了该算法在自主开发的软PLC中的一个应用实例,描述了梯形图向指令表转化的主要 思想和实现过程。 关键词:软PLC;梯形图;指令表;AOV图;邻接表;拓扑排序 中图分类号:TH164;TG659 文献标识码:A Research and Implementation of Algorithm from LD to STL in SoftPLC HAN Jiang,DUAN Shao—lei,XIA Lian,DONG Fang-fang (School of Mechanical and Automotive Engineering,Hefei University of Technology,Hefei 230009,China) Abstract:Ladder diagram and instruction table are the two most commonly used language in the PLC Ladder diagram for its intuitive image is easily to program,but for being interpreted and executed by the PLC runtime system,it often need to conve ̄to instruction table.In view of the above question,an al— gorithm of transformation from ladder diagram to instruction table for the soft PLC of CNC machine tools is presented.Basing on AOV diagraph,Ladder diagram is stored for adjacency list in this algorithm,and the contents of the adjacency list are output according to instruction table logical sequence by the topolog— ical sort method.Finally,the transformation from ladder diagram to instruction table is completed.An example of transformation in the self—developed soft PLC is given in the paper,which introduces the main idea of the algorithm and realization process. Key words:soft PLC;ladder diagram;instruction table;AOV diagraph;adjacency list;topological sort 0 引言 传统PLC技术产生至今,因其自身存在的一些 难以克服的缺点,发展受到严重的。近年来,随 着计算机技术的飞速发展,软PLC这项新兴技术迅 所以研究一种切实可行的梯形图向指令表转化的算 法很有必要 。本文基于ARM9平台,提出了一种 猛发展,它不仅具有传统PLC在功能、可靠性、速度 等方面的优点,而且与之相比,更加开放、灵活,价格 也更加低廉…。 先将梯形图映射为AOV图,再用邻接表存储,最后 进行拓扑排序的指令表转化算法。该算法具有通用 性,不仅成功应用于自主开发的齿轮数控系统的软 PLC模块当中,而且可以用于FANUC,西门子和三菱 等多种PLC梯形图向指令表的转化。 软PLC技术符合国际电工委员会制定的工业自 动化系统控制逻辑组态软件标准(IEC61131.3),其 主要的编程语言有梯形图和语句表两种。梯形图作 1 AOV图,邻接表和拓扑排序 1.1 AoV图 为一种形象直观的语言,利于编程和理解,但不能被 PLC的CPU识别。与之相比,指令表更接近于汇编 语言,易于底层运行系统的解释执行。因此实际逻 辑控制中往往需要将梯形图转化为指令表。然而如 在一个有向无环图G中,若用顶点表示活动或 任务,有向边表示活动间的先后关系,则称该有向图 G为顶点表示活动的网络,简称为AOV图 。 1.2邻接表 果通过人工进行指令表翻译,工作量大且容易出错, 收稿日期:2013—03—19 邻接表是最常用的一种图的顺序存储与链式存 基金项目:十二五国家科技重大专项资助(2012ZX04001—021);国家科技支撑计划资助(2012BAF13BOO) 作者简介:韩江(1963一),男,河南洛阳人,合肥工业大学教授,博士,博士生导师,主要从事数控系统与数控技术方面的研究,(E—mail) dslhellowy@163.corn。 ・62・ 组合机床与自动化加工技术 第11期 储结合的存储方法。对图的每个顶点建立一个单链 表,该单链表包含两种结点结构,如图1所示,一种 是结点表的结点结构,它由顶点域和指向第一条邻 接边的指针域构成,另一种是边表结点,它由邻接点 域和指向下一条邻接边的指针域构成。 顶点域指针域 邻接点域指针域 匝 工 工 顶点表 边表 图1邻接表表示的结点及边表结构 1.3拓扑排序 在有向图G中,寻找一个线性序列(V., …, ),其中从顶点 到 有一条路径,序列中顶点V 必在 之前的过程称为拓扑排序 。 2梯形图的映射及邻接表存储 2.1 梯形图向AOV图的映射 顶点和弧是构成AOV图的基本元素,其中顶点 是构成AOV图的关键,而弧是构成AOV图的骨 架 ,我们将梯形图中的基本图元抽象为顶点,图元 与图元之间的连接线抽象为有向图中的弧,这样就 得到了梯形图的AOV图结构。 2.2梯形图的邻接表存储形式 常用的AOV有向图的存储结构有邻接矩阵,邻 接表和十字链表三种,其中邻接矩阵属于静态方法, 效率很低。相比而言,邻接表和十字链表都属于动 态存储结构,更适用于梯形图的存储。由于十字链 表方法容易求得顶点的入度和出度,因此有的研 究 基于十字链表结构来存储梯形图程序,虽然也 能方便的实现指令表的转化,但其建立过程比较复 杂。与之相比,邻接表更易建立,也容易求得某个顶 点的出度,但是求人度需要遍历整个邻接表。综合 比较二者的优缺点,本文选用邻接表存储结构,同时 在梯形图向AOV图映射过程中统计各顶点的入度 信息,以此来弥补邻接表求人度难的缺点。 梯形图映射为AOV图后,根据所记录的顶点信 息以及各顶点前驱结点和后继结点的信息就可以将 梯形图存储为邻接表结构,其邻接表顶点表和边表 的定义描述如下: typedef struct VertexType; typedef struet node//边表结点  {int vex;//邻接点域 struct node}next;//指向下一邻接点指针域 }EdgeNode; typedef struct Vnode//顶点表结点  {VertexType vertex;//顶点域 EdgeNode link;//边表头指针 int indegree;//入度值 int outdegree;//出度值 }VertexNode; typedef VertexNode AdjList[MAX—VERTEX—NUM];//声 明顶点数组 typedef struct//定义图的数据结构 { AdjList dig;//邻接表 int vexnum;//图的顶点数 }ALGraph; AOV图的存储过程:首先将映射得到的顶点数 目赋给G.vexnum,然后做一个for循环遍历每个顶 点,将顶点i入度值indegree赋给G.dig[i].inde— gree,统计每个顶点后继结点的数目,再做一个f0r循 环,遍历每个顶点的各后继结点,将第一个后继结点 的编号赋值给边表邻接点域s.vex,然后把边表指针 域s.next赋值为空,最后将边表指针s指向顶点指针 域,这样第一个后继结点与顶点的链表结构就建立 起来,重复上述过程直到所有后继结点都与顶点建 立链表关系为止,如此就完成了一个顶点的单链表 结构的建立,继续循环扫描其它顶点,分别建立相应 的单链表,当所有顶点扫描完成后,梯形图的邻接表 存储结构就建立完成了。 邻接表数据建立后,就可以方便的求得各顶点 的出度值,只需要做一个for循环,统计以顶点i所在 链表的后继结点数目,即可得到该顶点的出度值,并 存储在变量G.dig[i].outdegree中。 3梯形图转化为指令表实例 根据前面所述转化算法,现举一实例如图2所 示。图2a是在自主开发的编程环境中编写的梯形 图,该程序具有块并联和块串联的典型结构,可以映 射为图2b所示的AOV有向图,图2b则可以存储为 爹图2c形式的邻接表。 (a)梯形图 (b)AOV有向图 vertex indgree link VeX llext VP 0  j1 XO0.0l 1 _一  {X()o1I 1 Xoo.2l 2 X00 3l 1 X004}l YO0.0l 2 X0o.5l i X00.6l 2 X0o.7i 1 X0o 8{1 (c)邻接表 图2典型梯形图的AOV图与邻接表对应关系 /  ̄曼 2013年11月 唐传胜,等:无速度传感器永磁同步直线电机伺服系统的自适应鲁棒控制 (12):l24—128. ・67・ 5 结论 本文依据PMLSM的结构特点,以电机的速度和 [9]Cupertino F,Naso D,Mininno E,Turchiano B.Sliding・mode control with double boundary layer for robust compensation d轴电流作为状态观测量,以d、q轴电压作为输出, 提出了一种自适应鲁棒控制控制策略,并通过理论 of payload mass and friction in linear motors[J].IEEE Trans on Industy Applircations,2009,45(5):1688—1696. 分析和仿真实验,验证了所提出的控制策略与PID 控制、SMC相比,不但具有很强的抗负载能力和对参 数时变的鲁棒性,而且具有较快的速度响应能力。 [1O]Faa—jeng Lin,Po—hung Shen,Song—lin Yang,Po—huan Chou. Recurrent radial basis fuction network—based fuzzy neural nerwork control for permanent-magnet linear synchronous 同时,提出的新型滑模观测器比传统滑模观测器具 有更高的观测精度,有效改善了系统的观测性能。 [参考文献] [1]Chun—liang Lin,Horn—yong Jan,Niahn—chung Shieh.GA— based multi—objective PID control for a Linear Brushless DC motor servo drive[J].IEEE Trans on Mechatronics,2006, 42(11):3694—3705. [1 1]Chaoui H,Sicard P.Adaptive fuzzy logic control of perma— nent magnet synchronous machines with nolinear friction [J].IEEE Trans on Industyr Electronics,2012,59(2): 1123一l133. motor[J].IEEE/ASME Trans on Mechatronics,2003,8 (1):56—65. [12]邹积浩,朱善安.基于最大推力电流法的凸极式永磁直 线同步电动机速度无传感器推力直接控制[J].电工技 术学报,2004,19(12):69—77. [13]王庆龙,张崇巍,张兴.基于变结构模型参考自适应系 [2]Hem ̄tndez—guzm ̄in V M,Silva—ortigoza R.PI control plus electric current loops for PM synchronous motors『J]. IEEE Trans on Control Systems Technology,20 1 1,1 9 统的永磁同步电机转速辨识[J].中国电机工程学报, 2008,28(9):7l一75. (4):868—873. [3]刘贤兴,卜言柱,胡育文,等.基于精确线性化解耦的永 磁同步电机空间矢量调制系统[J].中国电机工程学 报,2007,27(3O):55—59. [14]黄雷,赵光轴,年珩.基于扩展法电动势估算的内插式 永磁同步电动机无传感器控制[J].中国电机工程学 报,2007,27(9):59—63. [15]鲁文其,黄文新,胡育文.永磁同步电动机新型滑模观 [4]Faa—jeng Lin,Po—hung Shen,Rong—rong Fung.RFNN control for PMLSM drive via back—stepping technique[J].IEEE Trans on Aerospace and Electronics Systems,2005,41(2): 620—640. 测器无传感器控制[J].控制理论与应用,2009,26(4): 429—432. [16]鲁文其,胡育文,杜栩杨,等.永磁同步电机新型滑模观 测器无传感器矢量控制调速系统[J].中国电机工程学 报,20lO,30(33):78—83. [5]Yun Hong,Bin Yao.A globally stable high—performance a— daptive robust control algorithm with input saturation for precision motion control of linear motor drive systems [17]陆华才,徐月同.基于AEKF的永磁直线同步电机速度 和位置估计算法[J].中国电机工程学报,2009,29 (33):90—94. [J].IEEE/ASME Trans on Mechatronics,2007,1 2 (2):198—207. [6]张国柱,陈杰,李志平.基于复合自适应律的直线电机 [1 8]Cupertino F,Giangrande P,Gianmario P,Salvatore L. End effects in linear tubular motors and compensated po— 自适应鲁棒控制[J].控制理论与应用,2009,26(8): 833—837. sition sensorless control based on pulsating vahage injec— [7]张希,陈宗祥,潘俊民,等.永磁直线同步电机的固定边 界层滑模控制[J].中国电机工程学报,2006,26(22): 115—121. tion[J].IEEE Trans on Industry Electronics,2011,58 (2):494—502. [19]郭庆鼎,王成元,等.直线交流伺服系统的精密控制技 [8]孙宜标,杨雪,夏加宽,等.基于对角化法的永磁直线同 术[M].北京:机械工业出版社,2000. (编辑赵蓉) 步电机二阶滑模控制[J].中国电机工程学报,2008,28 (上接第63页) [2]黄晶晶,陈文芗,叶军君,等.基于二叉树的PLC梯形图转化 为指令表的算法[J].现代电子技术,2010(4):125—127. [3]陆秦.数据结构[M].北京:中国水利水电出版社。 2009. 4 结束语 本文提出的算法以邻接表作为存储工具,通过 AOV图映射和拓扑排序方法,成功的实现了梯形图 向指令表的转化。该算法具有通用性,适用于各种 数控产品中软PLC梯形图向指令表的转化,已经成 功应用于自主开发的齿轮数控系统的软PLC模块当 中,证明了该算法的实用性和可靠性。 [参考文献] [1]黄延延,林跃,于海斌.软PLC技术研究及实现[J].计 算机工程,2004,30(1):165—167. [4]陈明.数据结构[M].北京:清华大学出版社,2011. [5]朱兆斌,赵东标.软PLC中梯形图向指令表转化的实现 [J].机械与电子,2008(12):61—63. [6]冯光,夏清国,裴元方.PLC梯形图向AOV图的一种转 化算法[J].航空计算技术,2009,39(2):109—112. [7]陈贤国.数控机床PLC编程[M].北京:国防工业出版 社,2010. (编辑赵蓉) 

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