單片機的PLC編譯程序設(shè)計研究

周臻陽

摘要：單片機的PLC編譯程序設(shè)計有助于提高微控制單元的功能性與可靠性，所以，本文以PLC與單片機的基本使用方法為基礎(chǔ)，對單片機的PLC編譯程序設(shè)計過程展開討論。首先，分析單片機PLC技術(shù)的編譯程序原理，其次，分析編譯程序代碼與源代碼之間的關(guān)系，明確PLC編譯程序語句的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。最后，對單片機的PLC編譯程序框架進(jìn)行設(shè)計，考慮到程序代碼修正問題，引入盲碼修正技術(shù)，旨在實現(xiàn)單片機的PLC編譯程序抗干擾性、穩(wěn)定性、可靠性提升。

關(guān)鍵詞：單片機;PLC編譯程序;設(shè)計

引言：程序復(fù)雜邏輯控制以及快速編譯設(shè)計，可提高單片機的綜合應(yīng)用水平。在硬件設(shè)計中，根據(jù)單片與光耦等抗干擾電路的運行原理，在軟件中，利用PLC語句編程進(jìn)行程序設(shè)計，可實現(xiàn)單片PLC技術(shù)的應(yīng)用水平提升。通過單片機PLC技術(shù)，對PLC編譯程序的輸入、子程序初始化設(shè)定、源程序語句與目標(biāo)代碼的對應(yīng)關(guān)系等進(jìn)行分析，可提高單片機PLC編譯程序的綜合設(shè)計水平?？紤]到單片機PLC編譯程序設(shè)計中的目標(biāo)程序與源程序有直接關(guān)系，所以，對編譯程序初始化進(jìn)行設(shè)置，利用地址矢量，構(gòu)建源程序語句，完成集成系統(tǒng)設(shè)計，滿足信息控制的綜合需求[1]。

1 PLC與單片機

PLC是安裝在單芯片上的可編程邏輯控制器，在集成電路中有廣泛的應(yīng)用。單片應(yīng)用的PLC屬于典型的功能模塊，計算機程序設(shè)計中，利用編程語言（C語言），VB命令等被執(zhí)行，可以確認(rèn)被編入單芯片微計算機。單片設(shè)備具有特定的功能內(nèi)容，結(jié)合計算機系統(tǒng)的功能需求，可對功能模塊進(jìn)行調(diào)整，滿足系統(tǒng)的綜合應(yīng)用需求。PLC具有高可靠特性，其內(nèi)包含千個控制單元，整合性以及技術(shù)可靠性比較高[2]。PLC在實踐應(yīng)用中，可通過請求直接控制的相關(guān)程序，實現(xiàn)編譯程序分析與處理。輸入與輸出模塊可結(jié)合現(xiàn)場信號選擇對應(yīng)模塊，并提高系統(tǒng)的運用效率。為進(jìn)一步提高PLC的適用效率、安全性，PLC編程在實際應(yīng)用中，可以采用序列流法、步進(jìn)雙步控制以及拉達(dá)圖法的圖形方法，也可以采用編輯軟件計劃PLC程序的處理方法，并進(jìn)行模擬與在線調(diào)試。在PLC程序編程設(shè)計的基礎(chǔ)上，完成編程檢驗與功能程序設(shè)計。

單片機屬于微控制單元，內(nèi)部構(gòu)造相對簡單，集成性能比較高，其中包含中央處理器CPU單元、大容量的RAM、ROM、4個8位的并行口等，提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集成處理水平。單片機在使用中，對外部干擾有強烈的適應(yīng)能力，可以保持計算機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。單片機在實際使用中，可以檢查程序的漏洞以及將容錯率控制在最小限度內(nèi)。通過物理參數(shù)、資源參數(shù)、過程參數(shù)，對信息資源進(jìn)行分析，減少代碼漏電的可能性。單片機可發(fā)現(xiàn)干擾源并切斷干擾源，在程序設(shè)計中，可通過數(shù)據(jù)語言編譯器來轉(zhuǎn)換程序代碼，提高技術(shù)運行的可行性。為保證單片機的運行精度，可對單片機的防干擾性能進(jìn)行測試，提高單片機的穩(wěn)定性與抗干擾性[3]。

2單片PLC目標(biāo)程序框架設(shè)計

單片PLC的源程序語句是通過可編程序邏輯控制器進(jìn)行記錄，例如，LD、LDI、AND、OR、PLS、SFT、OUT等。單片PLC編譯程序的功能是通過PLC的源程序語言翻譯為單片機的目標(biāo)程序，例如，CPU初始化、內(nèi)部硬件定時器設(shè)定、接口的初始化等。結(jié)合單片PLC的特點，建立的目標(biāo)代碼模塊是根據(jù)入口地址進(jìn)行設(shè)定，其中包含固定代碼、活動代碼兩大種類。固定代碼的入口地址包含AHAL、DHJDL、CCCC、FHFL、THTL、CHCL等，AHAL的目標(biāo)代碼為地址矢量，DHDL的目標(biāo)代碼為延時20ms子程序，CCCC的目標(biāo)代碼為定時器初始設(shè)定子程序，CHCL為主程序的初始化設(shè)定。固定代碼的裝配比較簡單，可以通過邏輯代碼，突出系統(tǒng)功能。活動代碼是通過源程序語句，與目標(biāo)代碼建立數(shù)據(jù)輸入、輸出關(guān)系?；顒哟a的裝配涉及到源程序語句的識別、糾錯、翻譯等，利用指令代碼，實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計與系統(tǒng)分析。結(jié)合單片PLC的串行通信傳輸需求，可通過串行接口向PLC發(fā)送控制信息，并對數(shù)據(jù)處理與命令執(zhí)行控制等進(jìn)行程序設(shè)計，提高數(shù)據(jù)顯示效率與可靠性。目標(biāo)程序框架設(shè)計要考慮源程序代碼關(guān)系，通過對編譯程序代碼進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，可建立控制程序，提高通信數(shù)據(jù)的分析與處理水平。單片PLC編譯程序可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時收集與處理，所以，為滿足信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享需求，可通過軟件程序進(jìn)行單片PLC編譯程序設(shè)計，對目標(biāo)程序的編寫序列進(jìn)行完善，根據(jù)通信傳輸要求，確定程序排序關(guān)系，完成目標(biāo)程序的搭建工作。

3數(shù)組技術(shù)在PLC源程序語句中的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)

定義1：M為集合，在單片PLC編譯程序中，可以通過數(shù)組來表示，mij為數(shù)據(jù)元素，mij為1字節(jié)ASC字符，且有子集Mi∈M。定義關(guān)系如下：

Mi={mi1，mi2，....mik-1，mik}

其中，M為元素集合，StringMi=mi1mi2....mik-1。加入SdtringM的數(shù)值與單片PLC的源程序語句保持一致，并通過ASC值，建立源語句的標(biāo)準(zhǔn)子集。

在分析數(shù)據(jù)集合標(biāo)準(zhǔn)中，M數(shù)組為二維數(shù)組，單片PLC源語句的關(guān)鍵詞不同，M數(shù)組的字符串長短也存在一定的差異。M數(shù)組的行數(shù)與單片PLC語句的條數(shù)保持一致，集合M中的各個子集Mi沒有重復(fù)，可實現(xiàn)PLC源語句的定義與編寫。

定義2：F是集合，fij是元素，fij∈F，按照16進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編寫，F(xiàn)i代表子集元素代碼，為單片PLC語句所對應(yīng)的代碼子集。

定義3：在Fi∈F的條件下，F(xiàn)={F1，F(xiàn)2，...，F(xiàn)入}，單片PLC的目標(biāo)代碼設(shè)計與目標(biāo)芯片有直接關(guān)系，按照16進(jìn)制代碼，可對目標(biāo)代碼的字節(jié)數(shù)以及源程序語句進(jìn)行計算。

例如，源程序語句LD20，建立目標(biāo)代碼子集中，子集集合如下：

Fi={A2H，20H}

根據(jù)源程序語句與目標(biāo)代碼之間的關(guān)系，單片PLC某個源語句的標(biāo)準(zhǔn)子集，可通過代碼設(shè)計，完成源語句數(shù)據(jù)分析與處理。單片PLC編譯過程中，可省略生成中間代碼，之間獲得目標(biāo)代碼。例如，用戶的某一個PLC源語句可以尋找對應(yīng)的代碼，并在編譯過程中，裝配活動代碼。單片PLC編譯程序設(shè)計，可通過源程序語句，對目標(biāo)程序的語句邏輯關(guān)系進(jìn)行調(diào)整，完善程序語句的排列關(guān)系，提高單片PLC編譯程序設(shè)計合理性。

4單片PLC編譯程序結(jié)構(gòu)設(shè)計

現(xiàn)代編譯器可通過C語言來實現(xiàn)，利用編譯原理，對源程序進(jìn)行兩次掃描。單片PLC的編譯可以簡化掃描過程，通過1-1映射模型，掃描亞UC程序，分析映射關(guān)系，利用源代碼的子集Mi，尋找對應(yīng)的目標(biāo)代碼子集Fi，并完成編譯裝配任務(wù)。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，生成源語句標(biāo)準(zhǔn)數(shù)組（M數(shù)組），打開源程序文件，對源程序進(jìn)行查錯處理，如果有錯，生成錯誤信息文件。如果沒有錯誤，裝配固定代碼，生成目標(biāo)數(shù)組（F數(shù)組）。掃描源程序文件后，逐條翻譯裝配活動代碼，以此為依據(jù)，修正固定代碼，生成目標(biāo)程序文件后，關(guān)閉所有文件。

在PLC編譯程序設(shè)計中，目標(biāo)代碼中極容易出現(xiàn)未確定內(nèi)容的代碼，這一類代碼被稱為盲碼，對單片PLC編譯程序的穩(wěn)定性與抗干擾性等會產(chǎn)生直接的影響。所以，需要對盲碼進(jìn)行預(yù)先填入與修正處理。第一種，在單片PLC編譯中，固定代碼不完全固定，在修正的情況下，可對固定代碼的定時器初值設(shè)定子程序段，通過盲碼的填入，代替正式代碼。通過掃描源程序文件，對盲碼進(jìn)行逐條翻譯，源程序提供定時器初值后，可利用正式代碼代替現(xiàn)有的盲碼，完成固定代碼的修正。第二種是F數(shù)組只提供了源程序語句對應(yīng)的目標(biāo)代碼模板，在目標(biāo)代碼模板上填入盲碼。例如，裝配活動代碼時，盲碼可以被相應(yīng)參數(shù)值取代。實際參數(shù)是通過源程序設(shè)計，建立編譯代碼。例如，在PLS09源程序語句中，可建立目標(biāo)代碼子集，并確定盲碼位置后，通過符號變量，對源語句參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，獲得完成源程序語句。

結(jié)論：單片PLC編譯程序的應(yīng)用是通過集合源程序代碼以及目標(biāo)代碼，以及建模與數(shù)組構(gòu)建的方式，對單片機的目標(biāo)程序架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。在此基礎(chǔ)上，單片PLC編譯中采用盲碼預(yù)先填入與修正技術(shù)，對標(biāo)準(zhǔn)集合與目標(biāo)代碼集合進(jìn)行分析，形成PLC的翻譯語句，完成源程序的編寫與數(shù)據(jù)分析。單片機的PLC編譯程序設(shè)計，可對頁面插件進(jìn)行修改，結(jié)合源程序結(jié)構(gòu)的映射規(guī)則，相同的頁面會建立不同的信息集成區(qū)間，提高單片機PLC編譯程序的可擴展性與靈活性。根據(jù)單片的芯片編程規(guī)則制定源代碼程序結(jié)構(gòu)，可提高單片機在計算機系統(tǒng)中的應(yīng)用水平。

參考文獻(xiàn)

[1]陳潔.用STC單片機制作板式PLC及其應(yīng)用實例——MCU板制作[J].電世界，2020，61（12）：45-49.

[2]張旭.PLC與單片機技術(shù)選用的策略[J].辦公自動化，2020，25（21）：39-41.

[3]夏同行，鄭超，張仁勇，姚睿.PLC與單片機之間的串行通信及應(yīng)用探討[J].中國設(shè)備工程，2020（17）：137-138.