軟PLC編譯系統(tǒng)，是為了配合在PC機上運行的軟PLC編輯開發(fā)系統(tǒng)，使PC機完成相應(yīng)的控制功能，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衣陶。

        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，采用開放式體系結(jié)構(gòu)闸氮，通過軟件來實現(xiàn)PLC硬件的功能剪况。軟PLC系統(tǒng)由上位機和下位機組成，上位機為用戶提供編輯界面和多種編程語言環(huán)境，便于用戶在PC機上進行PLC程序的編輯拯欧，同時還對下位機的一些狀態(tài)量進行監(jiān)控，并給下位機發(fā)送指令财骨。
　　用戶編輯完P(guān)LC的梯形圖和指令表程序后镐作，只有通過對程序的編譯來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編輯開發(fā)系統(tǒng)隆箩，使PC機完成相應(yīng)的控制功能该贾，開發(fā)了軟PLC編譯系統(tǒng)。
　　1捌臊、軟PLC程序編譯系統(tǒng)的組成
　　PLC編譯模塊由梯形圖語法檢查模塊杨蛋、梯形圖程序邏輯檢查模塊和指令表程序語法檢查模塊組成。梯形圖程序語法檢查模塊檢查用戶PLC圖形程序有無指令標記重復(fù)肘认、指令地址越界等語法錯誤蛹段；梯形圖程序邏輯檢查模塊檢查PLC圖形程序有無邏輯錯誤；語言程序語法檢查模塊檢查用戶語句程序有無拼寫舞铝、指令格式捞书、指令地址越界等語法錯誤。
　　編譯程序的構(gòu)造包括詞法分析毁设、語法分析佣锁、語義分析、錯誤的檢查和處理以及代碼生成和代碼優(yōu)化等程序厢卖。
　　2擎津、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梯級組成啊嘁，遍歷時以梯級為單位朵聪，采用深度優(yōu)先的掃描方法。按從上到下干际，從左到右的順序進行货僚。在掃描過程中，遇到并聯(lián)結(jié)點就轉(zhuǎn)入下一行進行掃描亚侠，行與行之間的切換由指針的變換來實現(xiàn)曹体，原先位置的指針被預(yù)先存儲起來，待并聯(lián)模塊掃描完后硝烂。再從原來的位置開始往下掃描箕别。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滞谢。且指令按照鏈式結(jié)構(gòu)存儲串稀，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(zhuǎn)換
　　3.1 梯形圖轉(zhuǎn)換成指令表
　　梯形圖轉(zhuǎn)換成指令表是以梯級為單位進行的母截。
　　對于沒有并聯(lián)支路的梯級到忽，只要根據(jù)梯形圖元素在梯級中的位置和元素的類型，即可將梯形圖轉(zhuǎn)換為指令表清寇。對于包含有并聯(lián)支路的梯級喘漏，可以按照遍歷梯形圖的方法，一邊遍歷一邊轉(zhuǎn)換华烟。在轉(zhuǎn)換過程中塞补，首先設(shè)定1個全局變量nDepth(梯級深度)，以確定梯級的深度径瘪，然后判斷1個梯級是否包含并聯(lián)支路喻丐。如果包含則調(diào)用包含有并聯(lián)支路的轉(zhuǎn)換程序，然后順序讀入當前梯級深度層次上的梯形圖元素患敢；如沒有發(fā)現(xiàn)并聯(lián)支路腔水，則調(diào)用不含并聯(lián)支路的轉(zhuǎn)換程序依次轉(zhuǎn)換。在轉(zhuǎn)換過程中邦孽。每轉(zhuǎn)換完1條支路就要添加1個ORB支路并聯(lián)指令客娱。
　　在對整個梯形圖程序進行轉(zhuǎn)換時，首先生成nLine(行號)和nDepth 2個全局變量孟盅，然后從頭開始進行轉(zhuǎn)換圈机，轉(zhuǎn)換完1個梯級后。下1個梯級從第nLine(nLine=nLine+nDepth+1)行開始悠怕，直到梯形圖文件結(jié)束為止偏戳。
　　3.2 指令表轉(zhuǎn)換成梯形圖
　　指令表轉(zhuǎn)換成梯形圖的過程就是根據(jù)PLC指令語句生成相應(yīng)的梯形圖元素鏈表的過程。因為梯形圖和指令表程序是一一對應(yīng)的關(guān)系隶谒，可按照語句對應(yīng)生成相應(yīng)的梯形圖元素攻泼，利用在梯形圖向語言表轉(zhuǎn)換文件中已設(shè)計好的位圖資源，建立標志符和位圖之間的相應(yīng)關(guān)系鉴象。轉(zhuǎn)換時忙菠，將語句表以文件流的方式存入文本文件中，逐行分析纺弊，通過適當?shù)乃惴ㄌ幚砼；叮谝暣爸挟嫵鰧?yīng)的梯形圖符號，直到文件結(jié)束淆游。此外傍睹，在轉(zhuǎn)換過程中，需要將程序劃分為若干小節(jié)犹菱，每節(jié)對應(yīng)梯形圖中的1個梯級拾稳。在指令表中吮炕，梯級的劃分可根據(jù)OUT指令來進行。串并聯(lián)模塊的劃分可根據(jù)ANB和ORB指令進行访得。
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　　4龙亲、軟PLC程序的語法分析
　　在對PLC程序進行編譯時，先將由PLC其他語言編寫的程序轉(zhuǎn)化為指令表后再進行處理左启。程序語言的文法通常包括I組終結(jié)符吻讽、I組非終結(jié)符、1個開始符號和1組產(chǎn)生式寂逛。
　　4.1 軟PLC程序的文法設(shè)計
　　軟PLC程序文法主要指PLC指令表語言的文法設(shè)計缚扩，PLC指令表語言與梯形圖語言存在一一對應(yīng)的關(guān)系痕豺。PLC的指令表程序由若干條語句組成亏铃，每條語句包括語句號、操作碼和操作數(shù)努辛。操作碼是PLC指令系統(tǒng)中的指令代碼穴眼，包括邏輯取、觸點串聯(lián)指令腿扑、觸點并聯(lián)指令指令没赔、支路并聯(lián)指令、支路串聯(lián)指令和線圈驅(qū)動指令陆拐。操作數(shù)主要是PLC內(nèi)部的繼電器取铃、定時器和計數(shù)器。下面是一段PLC指令表例程丛楚。

　　以三菱公司F1系列的邏輯指令為例來說明指令表文法的設(shè)計族壳，并選取指令集中的一個子集來作為研究對象，該子集由邏輯取指令(LD趣些，LDI)仿荆、觸點串聯(lián)指令(AND，ANI)坏平、觸點并聯(lián)指令(OR拢操，ORI)、支路并聯(lián)連接指令(ORB)舶替、支路串聯(lián)連接指令(ANB)和線圈驅(qū)動指令(0UT)等基本指令組成令境。
為了便于分析，用單個小寫字母代替指令顾瞪，即LD展父，LDI→a；AND玲昧，ANI→b栖茉；OR，ORI→c；ANB→d狭缰；ORB→e羽剪；0UT→f。指令表的文法可表示為1個四元式(Vt罪靠，VN殴燃，S，φ)季糜，其中斯荒，Vt是終結(jié)符號集，包括{a恰除，b挨狡，e，d诵藐，e迫赞，f}；VN是非終結(jié)符號集册血，包括{S扑轮，H，K吠昭，A喊括，B，D矢棚，E}郑什；S是開始符號；φ中是產(chǎn)生式集(@代表空集)幻妓。因
　　此蹦误，指令表程序的文法G[S]為S→aHfS； S→AfS肉津；S→@强胰；H→EH；H→@妹沙；K→EK偶洋；K→@，A→DA距糖；A→@玄窝；B→e；D→b慢杜；D→c讼崔；E→D凌宫；E→aKB。
　　由G[S]產(chǎn)生式死辫，可推出空串的非終結(jié)符集合為{S麻坯，H，K檬舀，A}毙帚。
　　4.2 軟PLC程序的語法分析
　　語法分析選用自頂向下的LL(1)分析方法。為使用LL(1)分析方法腹痹，首先構(gòu)造預(yù)測分析表熔布，并先求取所有非終結(jié)符號的FIRST集和FELLOW集。
　　FIRST集：FIRST(S)={a下伙，@默徘，b，c}狸眼；FIRST(H)={@藤树，b浴滴，c拓萌，a}；FIRST(K)={@升略，b微王，c，a}品嚣；FIRST(A)={@炕倘，b，c}翰撑；FIRST(B)={e罩旋，d}；FIRST(D)={b眶诈，c}涨醋；FIRST(E)={b，c逝撬，a}浴骂。
　　FOLLOW集：FOLLOW(S)={#}；FOLLOW(H)= {f}愚矗；FOLLOW(K)={e能航，d}；FOLLOW(A)={f}椭药；
　　FOLLOW(B)={b挚蟹，c峡徽，a，f木影，e垢类，d}；FOLLOW(D)={b茴支，c革襟，f，a卓您，e鸭嗡，d}；FOLLOW(E)={b浙炼，C份氧，a，f弯屈，e蜗帜，d}。
　　各產(chǎn)生式的SELECT集：SELECT(S→aHfS)={a}资厉；SELECT(S→AfS)={b厅缺，c，f}宴偿；SELECT(S→@)={@湘捎，#}；SELECT(H→EH)={b窄刘，c窥妇，a}；SELECT(H→@)={@娩践，f}活翩；SELECT(K→EK)={b，c翻伺，a}矩袖；SELECT(K→@)={@，e姥憋，d}差按；SELECT(A→DA)={b，c}拼肥；SELECT(A→@)={@聋账，f}；SELECT(B→e)={e}境仁；SELECT(B→d)=vyyq3aa毕察；SELECT(D→b)=匹氯；SELECT(D→c)={c}库绩；SELECT(E→D)={b重抑，c}；SELECT(E→aKB)={a}
　　根據(jù)上述計算峡蓖。生成的PLC文法預(yù)測分析表如表1所示亿永。

表1 PLC文法預(yù)測分析表

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　　通過表1，采用非遞歸的預(yù)測分析方法换怖，構(gòu)造預(yù)測分析器模型甩恼，如圖2所示。

圖2 非遞歸的預(yù)測分析器模型

　　預(yù)測分析器的控制程序總是根據(jù)棧頂符號和當前輸入符號來決定預(yù)測分析器的動作沉颂，預(yù)測分析器的控制程序算法如下：
　　置指針ip指向輸入符號串的第1個字符
　　while(1)
　　令X是棧頂符號条摸。a是ip所指的符號；
　　if(X是終結(jié)符號或$)
　　if X==a
　　pop(X)铸屉，更新ip钉蒲；
　　else
　　error()；
　　else(X是非終結(jié)符號)
　　if M[X彻坛，a]：X—yly2?K
　　pop(X)顷啼；
push(Y1Y2?K)；
　　else
　　error()小压；
　　else(X==$)
　　分析成功线梗；
　　break椰于；
　　其中怠益，M[X，a]是指預(yù)測分析表中x行和a列相交處的產(chǎn)生式姻眼。
　　下面舉例子來說明PLC程序語法分析程序的工作過程团春。
　　將指令用小寫字母代替后，程序指令變?yōu)閍cababecdcf娄缴，將該字符串作為輸入兔卤，分析過程如表2所示。

表2 PLC程序語法分析表

　　5摊梯、軟PLC程序編譯的實現(xiàn)
　　PLC指令表程序的分析是通過對指令表程序的解釋而獲得程序的邏輯云盲，并以對話框形式演示程序的邏輯狀態(tài)。在解釋過程中杀乃，構(gòu)造2個變量球逢，1個用于存儲分支塊的邏輯值，另1個用于存儲分支塊前面語句的邏輯值碳环。同時構(gòu)造1個堆棧用來存儲解釋過程中的結(jié)果矮蘑，分支塊前面的值保存在堆棧中废奖，整個分支塊的值保存在1個臨時變量中。
　　PLC指令表程序的解釋過程為：1)當解釋程序發(fā)現(xiàn)LD或LDI指令時置塘，將臨時變量值壓入堆棧内地，臨時變量賦值為1，臨時變量與指令后面的元素進行邏輯與操作赋除，將結(jié)果保存在臨時變量中阱缓；2)當解釋程序發(fā)現(xiàn)AND或ANI指令時，臨時變量與指令后的元素進行與操作举农，將結(jié)果保存到臨時變量中茬祷；3)當解釋程序發(fā)現(xiàn)OR或ORI指令時，l臨時變量與指令后的元素進行或操作并蝗，將結(jié)果保存到臨時變量中祭犯；4)當解釋程序發(fā)現(xiàn)ANB指令時，臨時變量與棧頂?shù)闹颠M行與操作滚停，將結(jié)果保存到臨時變量中沃粗，同時堆棧將棧頂元素彈出；5)當解釋程序發(fā)現(xiàn)ORB指令時键畴，臨時變量與棧頂?shù)闹颠M行或操作最盅，將結(jié)果保存到臨時變量中，同時堆棧將棧頂元素彈出起惕；6)當解釋程序發(fā)現(xiàn)OUT指令時涡贱，將臨時變量與棧頂?shù)闹颠M行與操作，將結(jié)果保存在臨時變量中牌骚。同時清空堆棧翎女。
　　程序邏輯的仿真界面，如圖3所示缘荧。

圖3 程序邏輯仿真界面

　　程序中所包含的PLC元素會按類別以表格形式列出酸飞，元素的不同顏色表示元素的開關(guān)狀態(tài)，紅色代表高電平蒿榄，白色代表低電平央封。當用鼠標改變輸入元素的狀態(tài)時。輸出元素的狀態(tài)會按照程序邏輯進行改變夹昼，改變的結(jié)果可由顏色的變化來顯示徐渗。
　　6、結(jié)束語
　　軟PLC程序的邏輯仿真結(jié)果表明帘达，開發(fā)的軟PLC編譯系統(tǒng)能實現(xiàn)軟PLC梯形圖與指令表程序的相互轉(zhuǎn)換店麻，完成軟PLC程序的文法設(shè)計和語法分析，對軟PLC程序的運行指令作出正確解釋僧旬，并能按照PLC的工作原理運行炉奴，使PC機完成相應(yīng)的控制功能逼庞。開發(fā)的軟件系統(tǒng)能很容易地實現(xiàn)PLC程序的編輯和邏輯仿真，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單瞻赶，使用方法簡便赛糟，為今后進一步研究和開發(fā)軟PLC的下位機系統(tǒng)、不斷完善軟PLC系統(tǒng)的功能和實現(xiàn)其良好的控制特性奠定了基礎(chǔ)砸逊。

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