电气测控系统的改进——软PLC

　　图2 运行系统的结构组成
　　运行系统可在多种支持平台上运行，它通过将数据区和代码区分离，实现程序的动态更新和代码的高效率动态下载。
　　(1)在μClinux平台上实现软PLC虚拟机实现步骤
　　将梯形图的指令翻译成宏汇编并建立一个宏库;
　　把用户编写的梯形图程序编译成中间代码形式的PLM文件;
　　将PLM文件转变为汇编程序;
　　用汇编器汇编变成功的汇编程序，将解释执行内部指令(PLM文件)转换为程序，汇编成机器码执行，实现PLC指令机器码执行方案，大大地提高了执行速度控制工程网版权所有，同时大大节约了内存空间;
　　将PLC指令对应的机器码移植到嵌入式操作系统中执行。
　　(2)运行系统的两大模块
　　运行系统主要由两大模块组成：1)梯形图到机器码程序的转换;2)执行机器码文件。每个模块的功能如下：
　　1)梯形图到机器码程序的转换。首先把用户编写的梯形图程序编译成中间代码形式的PLM文件，然后将PLM文件转变为汇编程序，最后用汇编器汇编转变成功的汇编程序CONTROL ENGINEERING China版权所有，产生机器码从而生成可执行的PLE文件。
　　2)执行机器码文件。将PLE文件嵌入配置好的执行环境中并执行，通过工控机的面版指示灯监测程序的正确性。
　　(3)虚拟机总体设计
　　根据虚拟机的原理和执行机制，对虚拟机的机器码执行方案进行了总体设计，如图3所示。PLC文件是梯形图程序的保存文件，通过对PLC文件进行词法分析、语法分析和语义分析编译产生PLM文件，然后调用宏汇编库，并进行一系列的转换生成机器码，产生PLE文件;最后创建机器运行环境来执行机器码，宏汇编库中是每个梯形图指令对应的宏汇编段。

　　图3 虚拟运行总体设计框图
　　(4)交叉开发调试算法研究
　　非嵌入式通常采用本机开发、本机调试、本机运行的开发方式;而嵌入式开发需要交叉开发，绝大多数采用宿主机开发、宿主机和目标机之间交叉调试、目标机运行的方式开发。
　　交叉开发调试算法：
　　在宿主机平台上编写程序代码;
　　固化监控器至目标机上;
　　连接宿主机和目标机;
　　编译链接应用程序，生成可执行代码;
　　将可执行代码下载到目标机;
　　使用交叉调试器进行调试;
　　如果程序调试没有发现异常CONTROL ENGINEERING China版权所有，转至11);
　　调试程序时发生错误，利用交叉调试器定位错误;
　　修改错误代码;
　　重复4)-10);
　　将目标机程序固化在目标机上。
　　4 嵌入式软PLC改造后的控制系统
　　以测试继电器TV5实验为例。其要求如下：每次测试5个继电器，每个继电器的动作频率是5s开，5s关。根据要求，试验最好的结果是每个继电器用6个TV负载，即每个TV负载是5s开，55s管。输入点有：开关，检出，复位M个，停止次数设定量N次，动作频率设定L个，常开/触点转换。其中，M=测试产品个数，N、L个数由实际需要确定。其算法如下：
　　设定一个循环周期，使累积误差最小;
　　在循环周期内设计动作时间和动作频率，以及动作次数;
　　设计相关联动、互锁、紧急停车和复位等功能;
　　执行动作与反馈根据产品相关标准进行比较，判定结果和设定中断程序。
　　采用模块化程序设计编程，各模块均由主程序调用，且为了程序不出误动作，还要考虑电流谐波和冲击对高电源的要求。用了算法优化设计，5个继电器每隔2s一个动作，5个刚好10s。其中一个动作频率程序如下：

　　与之对应的动作如下：