PLC的发展历程及其在生产中的应用图文.docx
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PLC的发展历程及其在生产中的应用图文
研究学苑ｌ
ｓｔｕｄｖ
在生产巾响应用
●张东明文友先
（华中农业大学工程技术学院湖北武汉４３００７０）
摘
要
自１９６９年世界上第１台可编程控制器（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ
Ｌｏｇｉｃ
ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ
ＰＬＣ）在美国ＤＥｃ公司诞
生以来，ＰＬｃ走过了３０多年的发展历程，在世界各地得到了广泛应用。
随着计算机技术、信号处理技术、
控制技术、网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，Ｐ
Ｌ
Ｃ的软硬件水平与规模也发生ｒ质与量的变
化，今天的ＰＬｃ不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。
Ｐ
Ｌｃ控
制技术朝智能化方向的不断发展，推动了先进制造术的相应发展，将工业、农业、国防等领城的控制水平提高到了一个新的高度。
本文就ＰＬＣ在国内外的发展历程，在工农业生产中的应用，以及ＰＬｃ的发展方向与趋势等方面进行综述。
关键词ＰＬＣ
发展历程
应用
趋势
１
ＰＬＣ定义及主要功能
可编程控制器，简称ＰＬＣ，是指以计算机技术
为基础的新型工业控制装置。
１９８７年国际电工委员
会（ＩＥＣ）颁布的ＰＬＣ标准草案中对ＰＬＣ做了如下
定义：
“ＰＬＣ是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能
发挥国有粮食企业的主渠道作用，严格执行国家规定的各种价格，以保护粮食生产者与城乡消费者的利益。
３．２．３
制定粮食储备法
世界上几乎每个国家都保持一定数量的储备粮，以备急需。
中国是一个人口大国，建立专项的粮食储备制度，不仅是一个重要的经济问题，也是一个重要的政治问题，不容忽视，要根据实际情况，把中央和地方两级粮食储备真正地建立起来，各地对国家投资建立的专项储备粮必须安全保管，储备法必须对于随意动用国家专项粮作经营粮；假储备、少储备、储备库存与帐实不符，挖空国家库存，人为造成国家粮食损失；造成国家粮食霉变、短秤、空仓等问题加以明确规定，情节严重者必须追究其经济责任和法律责任。
６０蔫篡焉蔬蒙赛…。
３．２．４
制定粮食消费法
粮食是人类赖以生存的必需品，是宝中之宝。
但是，我国浪费粮食的现象非常严重，现实生活中到
处可以看到浪费粮食和抛撒粮食及食品的现象，尤其是饭店、学校、工厂、街道、路边等，浪费粮食的现象更加严重。
因此，为节约国家有限的粮食资源，发扬中国人民爱粮、惜粮的优良传统，尊重广大粮农的辛勤劳动，国家必须加强粮食消费立法。
对浪费粮食、损失粮食的行为，绳之以法，同时还要加强节约粮食宣传教育工作，使整个社会形成～个珍惜粮食、节约粮食的新风尚。
目
作者简介
滕海华，１９７２年生，湖南麻阳人，助讲。
主要研究方向：
农业经济、党政管理。
万方数据
通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
Ｐ
Ｌ
ｃ及其有关的外围设备都应
该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计”。
它的主要功能有：
①在线数据采集和输出；②控制功能，包括条件控制、顺序控制、逻辑控制、定时、计数等…；③数据处理功能，既能进行基本数学、逻辑运算，还可通过编程实现复杂的控制算法；④输入／输出信号调制功能；⑤通信、联网功能，可进行远程控制、多台ＰＬＣ间联网通信、外部器件与ＰＬＣ的信号处理单元之间实现程序和数据交换等；⑥支持人机界面功能；⑦编程、调试等。
２
ＰＬＣ的发展背景
在现代工业设备及自动化项目中，我们会遇到
大量的开关量、脉冲量以及模拟量等控制装置。
如
电机的启动与停止，电磁阀的开闭；工件的位置、速
度、加速度等的测定；产品的计数以及温度、压力、流量等物理量的设定和控制等。
传统的工业自动控制主要是由继电器或分离的电子线路来实现的１２】。
众所周知，这种控制方式虽然造价便宜，但却存在着许多致命弱点。
为了克服这些弊端，世界上各国研制出了可编程序控制器取代继电器控制，其可靠性、抗干扰性等诸因素是继电器无法比拟的。
随着计算机技术的不断发展，它给工业自动化带来了革命性的变革。
这个变革是由继电器控制到计算机控制的飞跃［３］。
３
ＰＬＣ的特点
ＰＬＣ的特点是：
①可靠性高，抗干扰能力强；②
配套齐全，功能完善，适用性强；③操作简单，易学易用，深受工程技术人员欢迎㈨；④系统的设计、建造工作量小，维护方便、易于改造；⑤体积小、质量轻、功耗低。
４
ＰＬＣ的发展概况
ＰＬＣ是上世纪６０年代末期在传统的继电接触器
控制基础上发展起来的一种新型工业自动控制装置。
传统的ＰＬＣ的最初控制概念和设计思想是将计算机软件的控制思想代替继电器逻辑，其硬件的构成与微机相似（５】。
在可编程逻辑控制器发展的初期，其主要的开发意图和应用领域是数字式控制，它按照用户程序存储器里的指令安排，通过输入接口录入现场信息，执行逻辑或数值运算，然后通过输出接口去控制各种执行机构动作。
然而经历了３０多年的发展之后，特别是近２０年来计算机和信息技术的飞速发展，不断成倍扩大的功能和成倍降低的价格，使Ｐ
Ｌ
Ｃ、通讯联网技术、过程控制软件都获得了长
足进步［６】，也使传统的ＰＬＣ也具备了逻辑顺序控制、模拟量处理、回路调节技术等功能…。
在上世纪７０年代，ＰＬＣ首先在汽车工业中大量应用，８０年代走向成熟，奠定了在工业控制中不可动摇的地位［７］。
进入９０年代，在技术上又有新的突破，把ＰＬｃ的处理速度、运算和控制功能应用于通信芯片商品，使ＰＬＣ从专有性控制器向开放性发展，在应用范围和应用水平上，为实现ＥＬＣ（电气控制、仪表控制、计算机控制）一体化打开了新的局面ｉ引。
进入本世纪后，ＰＬＣ已经运用到了各个领域，根据
ＦｏｏｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ’ｓａｎｎｕａｌｓｔａｔｅｏｆ
ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ的——
项调查报告，被调查的６４％的设备工程师打算在
２００
１年购买Ｐ
Ｌ
Ｃ，而在随后的调查中，升到了
７０％～８０％［９｜。
自上世纪７０年代引进ＰＬＣ以来，ＰＬＣ在我国的应用已有３０年的历史。
引进初期，由于ＰＬＣ价格昂贵，ＰＬＣ主要用于冶金、电力、自动化生产线等
大的设备和系统。
近１０年来，随着ＰＬＣ价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用ＰＬＣ进行控制，随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内ＰＬｃ在我国仍将保持高速增长势头［１０］。
在引进国外ＰＬｃ产品的过程中，我国也曾组织了相关单位消化、吸收ＰＬＣ的关键技术，试图对ＰＬＣ进行国产化。
但
是，受各种因素的影响，国产ＰＬＣ一直没有形成产业化规模，目前中国市场上９５％以上的Ｐ
Ｌ
Ｃ产品
。
。
，。
瑟，淼煮畿惹黧６１Ｍ删ｅｍ
Ａｑｒ【ｃｕＨ“ｒ“Ｅａｕ瞄ｎｅｎｋ
Ｖ■
万方数据
研究学苑Ｉ
ｓｔｕｄｙ
来自国外公司。
５
ＰＬＣ的应用
５．１
根据１０点数分类
可以分为大型、中型、小型和微型ＰＬＣ系统：
大型ＰＬＣ系统不少于１０２４个ＩＯ点，主要用于
冶金自动化生产线和电厂。
目前有超过８０００个ＩＯ点的巨型ＰＬｃ系统在电厂运用；
中型ＰＬＣ系统有２５６—１０２３个ＩＯ点，主要用于冶金、电力、造纸、化工、加工／组装生产流水线、包装流水线等领域；
小型ＰＬＣ系统有６４～２５５个ＩＯ点，主要用于设备控制，也有用作小型系统控制器的；
微型ＰＬＣ系统的ＩＯ点少于６４个，它主要用于单台设备的监控，在纺织机械、数控机床、塑料加工机械、小型包装机械上…】。
５．２
根据ＰＬｃ的应用方式分类可以分为以下几个方面：
５．２．１
开关量的逻辑控制
这是ＰＬＣ最基本、最广泛的应用领域¨引。
它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。
５．２．２模拟量控制
在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等。
为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量和数字量之间的Ａ／Ｄ转换和Ｄ／Ａ转换。
５．２．３
运动控制
ＰＬ
Ｃ可以用于圆周运动或直线运动的控制。
从控制机构配置来说，早期直接用于开关量Ｉ／Ｏ模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块，可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。
５．２．４
过程控制
过程控制是指对温度、压力和流量等模拟量的闭环控制。
作为工业控制计算机，ＰＬＣ能编制各种
６２恐，羹悉谎ｉ臻。
。
各样的控制算法程序，完成闭环控制［５】。
５．２．５
数据处理
现代ＰＬｃ具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。
数据处理一般用于大型控制系统。
５．２．６
通信及联网
ＰＬＣ通信含ＰＬＣ问的通信及ＰＬＣ与其他智能设备问的通信。
新近生产的ＰＬＣ都具有通信接口，通信非常方便［１２】。
６
ＰＬＣ在中国应用现状
自动化产业的发展对我国工业化和信息化进程
具有举足轻重的作用。
为推动我国工业自动化的发展，国家发展和改革委员会以示范具有自主知识产权的新型大型复杂自动化系统和装置为中心，实施工业自动化高技术产业化专项。
我国工业企业的自动化程度普遍较低，我国大中型企业普遍采用了先进的自动化系统对生产过程进行控制，但绝大部分小型企业尚未应用自动化系统和产品对生产过程进行控制。
随着竞争的日益加剧，越来越多的小型企业将采用经济、实用的自动化产品对生产过程进行控制，以提高企业的经济效益和竞争实力。
中国加个ＷＴＯ后越来越多的国际公司把其制造基地转移到中国，同时，中国的国有企业和民营企业也在利用难得的历史机遇大力发展制造业，中国正在努力成为世界新的制造业基地。
制造业的控制主要以离散控制为主，Ｐ
Ｌ
Ｃ是该领域控制系统的首
选。
制造企业为提高劳动生产率和产品质量，必然会大量采用ＰＬＣ，从而为ＰＬＣ的应用提供广阔的应用前景。
从此可见，ＰＬＣ在我国有很大的发展潜力。
７
ＰＬＣ的发展前景及趋势
ｐＬ
Ｃ技术发展的最终趋势是人们所争论的焦点
之一。
大多数人认为，ＰＬ
Ｃ将会继续失去其市场份
万方数据
额，更有甚者认为，在工业ＰＣ面前，ＰＬＣ将会一步一步走向死亡［１ｓ１；但也有一部分人相信，一些特殊工业应用领域仍将为Ｐ
Ｌ
Ｃ提供一定的市场份额。
长期以来，ＰＬＣ始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。
它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。
但在另一方面，ＰＬＣ还必须依靠其他新技术来面对其市场份额逐渐缩小所带来的冲击，尤其是工业ＰＣ所带来的冲击。
ＰＬＣ需要解决的问题依然是新技术的采用、系统开放性和价格［１
４｜。
在本世纪，ＰＬＣ将朝着多功能化、集成化、智能化、标准化、开放化的方向发展，Ｐ
Ｌ
ｃ虽然遭受
一些自动化控制系统的挑战，但同时也在吸收它们的优点，互相融合，不断创新，在今后一段时间内将与其它先进控制方式并存…１。
由于目前ＰＬｃ不断受到其他基于计算机技术的控制装置及系统越来越多的挑战，根据ＡＲＣ
Ａｄ—
ｖｉｓｏｒｙ
Ｇｒｏｕｐ最近的一个调查，急剧变化计算机及
通讯技术，缺乏广大用户所需要的开放系统，再加上２００１年全球经济衰退和工业ＰＣ的挑战，许多ＰＬＣ生产商对其前景不看好…】。
ＰＬＣ受到其技术本身软件方面急待更新与发展的挑战，受到一种全新的工
业控制结构一～不但控制分散化，而且网络也分散
化的挑战，受到开放型模块化体系结构控制系统（ＯＭＡＣ）的挑战，于是ＰＬＣ必然将会向完善其软件和硬件２个方向发展。
ＰＬＣ将不断丰富功能、提高性能，其主要发展趋势体现为以下几个方面：
１）从功能方面看，计算机技术的新成果会更多地应用于ＰＬＣ设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；在原有开关量处理的基础上，ＰＬＣ将进一步增强模拟量处理能力，并不断融合顺序控制、过程控制和运动控制功能。
大型ＰＬＣ系统在控制的基础上，不断增加管控一体化功能；小型ＰＬＣ不仅具有顺序控制和逻辑联锁功能，还将移植大中型ＰＬＣ的一些高级功能，如
模拟量的闭环调节和运动控制等【ｌ
０１。
２）从产品规模上看，会进一步向小型及超大型方向发展。
ＰＬＣ与ＤＣＳ将融为一体，其硬件性能向通用计算机靠近，软件将功能日益强大。
在设备级采用配套的ＰＬＣ，向高机能的整体型发展，在提高系统可靠性的基础上，产品的体积越来越小，质量越来越轻，功能越来越强［１
６。
。
３）从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；Ｐ
Ｌ
Ｃ为了适
应机电一体化产品的需要，除了增强功能，增大存储容量和加快运算速度外，还要进一步缩小体积，加强坚固性和密封性，提高可靠性和易维护性。
４）从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，出现国际通用的编程语言。
５）从网络的发展情况来看，ＰＬＣ和其他工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。
目前的计算机集散控制系统ＤＣＳ
（Ｄｉｓｔ曲ｕｔｅｄ
Ｃｏｎｔｒｏｌ
ｓｙｓｔｅｍ）中已有大量的ＰＬＣ应用。
伴随着计算机网络的发展，ＰＬＣ作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。
从编程语言上看，ＰＬＣ有许多指令语言，如ＩＬ、ＳＴ、ＦＢＤ和梯形图等，其中梯形图运用最广泛［１
７｜。
然而在控制思想日趋复杂的今天，用梯形图及指令表来表达，实在显得过于复杂繁琐。
随着Ｃ语言、
Ｆ饼ＨＲＡＮ、ＰＡＳＣＡＬ等高级语言加入到ＰＬＣ中去，
使复杂思想的表达就显得方便简洁得多了［１引。
综上所述，我们可以看出，ＰＬＣ正朝着智能化的方向发展。
用ＰＬＣ可编程逻辑控制器这个词来表达当今可编程控制系统，已经不再合适了，因为在其中已经溶进了工业计算机和计算机集散系统的特点。
贝加莱公司于１９９４年首先提出了“ＰＣＣ可编程计算机控制器（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ
ｃｏｍｐｕｔｅｒ
ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）”的
概念【１９】，ｓｉｅｍｅｎｓ提出了ＰＣＳ过程控制系统（Ｐｒｏｃｅｓｓ
Ｃｏｎｔｒ０１
Ｓｙｓｔｅｍ）的概念，基于现场总线技术人们也
。
。
臻，垡：
悉娄薰烹６３
Ｍ０ｄｅｒｎＡｄｒｌｃｕｎ“糟５Ｅｍｊ｝０ｆｎｅｒ惦
ＶＶ
万方数据
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ｓｔｕｄｙ
提出了ＦＣＳ现场总线控制系统（Ｆｉｅｌｄ＿ｂｕｓ
ｃｏｎｔｒｏｌ
ｓｙｓｔｅｍ）的概念。
这些系统虽然名称不同，侧重面不一样，但系统的技术水平是近似的。
当今ＰＬＣ的发向已向可编程计算控制（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ
ｃｏｍｐｕｔｅｒ
ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，简称ＰＣＣ）方向发展，使得ＰＣＣ与ＰＬＣ集散控制系统融合通用性、开放性和高度专业的融合。
８结束语
ＰＬＣ己经走过了近４０年的历程，以其通用性强、使用方便、适应面广、抗干扰能力强、编程简单、结构紧凑、可靠性高、功能强、速度快、价格低等优点获得广泛应用，已经成为工业控制系统的主流。
目前ＰＬＣ与ＤＣＳ相结合的控制系统发展很快，ＰＬＣ与ＤＣＳ相互渗透、相互融合、相互竞争，已成为当前工业控制系统的发展趋势。
在硬件技术、网络技术加速发展的形势下，通过技术衔接、创新产品，
ＰＬ
Ｃ产品将进一步得到优化与发展，其应用必将具
有广阔的发展前景。
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ｒｅｓｅｒ、，ｅｄ．７—８，１１
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Ｃｈａｌｌｇ，ＪａｅｈｙｕｎＰ破，Ｙｅｏｎｇ—ｇｉＫｉｍａＩｌｄＷｏｏｋＨｙｕｎＫｗｏｎ．
ＩｍｐｌｅⅡｌｅｎｔａｄｏｎ
ｏｆａⅪＳＣＩＩｌｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒｆｏｒ
ｐｒｏｇｒ猢ａｂｌｅ
１０９ｉｃｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ．ＭｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓａｎｄＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ、厂ｏｌｕｍｅ１９Ｎｕｍｂｅｒ１０Ｄｅｃｅｍｂｅｒ１９９５：
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Ｂ．ＪｏｓｈｉａｎｄＭａｒｋＲ．ｓｕｐｉｎｓｋｉ．Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐ一
Ⅱｌｅｎｔ
ｏｆ
ａ
ｇｅｎｅｒｉｃＰＣ—ｂａｓｅｄｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ１０９ｉｃｃｏｎｔｒｏＵｅｒ
ｓｉｍｕｌａｔｏｒ．Ｄ盯．Ｊ．ＰＲｏＤ．ＲＥＳ，１９９２，ＶｏＬ．３０，Ｎｏ．１，１５１—
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作者简介
张东明，男，硕士生，华中农业大学工程技术学院农业装备自动化及测控研究室。
万方数据
PLC的发展历程及其在生产中的应用作者：
作者单位：
刊名：
英文刊名：
年，卷（期：
被引用次数：
张东明，文友先华中农业大学工程技术学院,湖北,武汉,430070现代农业装备MODERNAGRICULTURALEQUIPMENTS2007，（91次参考文献（19条1.邱阿瑞.柴建云.孟朔现代电力传动与控制20042.Martin,VaughnDProgrammablelogiccontrollers1996（043.肖维荣发展迅猛的PLC控制技术新一代可编程控制器-现代机械制造业的开拓者（三1999（034.邓星钟.周祖德.邓坚机电传动控制20015.王士兰可编程序逻辑控制器（PLC的发展概况及其应用1995（016.陈洁新技术形势下PLC的发展前景[期刊论文]-机械工程与自动化2004（087.乔美荣.杨昌焜可编程序控制器发展走向及其市场应用1994（068.华容PLC在集散控制系统中的作用及其发展趋势[期刊论文]-电工技术杂志2000（039.KevinHIqqinsPlantcontrol'sbuildingblock2004（0610.徐昌荣对国产PLC产业化的几点思考[期刊论文]-自动化博览2005（0311.陈洁现代PLC控制技术与发展[期刊论文]-精密制造与自动化2004（0412.许立梓.程良伦工业控制机及其网络控制系统200513.史殿义.刘吉东PLC的现状及发展分析[期刊论文]-计算机与网络2004（2214.许多浅谈PLC的发展趋势[期刊论文]-甘肃科技2004（2015.AnonymousPLCversusPCbattleheatsup2002（1116.杨庆柏PLC的发展方向.1995-200617.GabSeonRho.Kyeong-hoon,Koo.NaehyuckChang.JaehyunPark,Yeong-giKimandWookHyunKwonImplementationofaRISCmicroprocessorforprogrammablelogiccontrollers1995（1018.SanjayB.JoshiandMark.R.SupinskiThedevelopmentofagenericPC-basedprogrammablelogiccontrollersimulator1992（0119.肖维荣发展迅猛的PLC控制技术现代可编程控制技术的发展趋向（一1999（01相似文献（10条1.期刊论文宋秀玲PLC在中国的发展及应用前景-和田师范专科学校学报2010,29（5文章概述了PLC的产生和特点,介绍了PLC在国内外的发展历程和应用领域,根据形势分析了PLC在中国的应用前景,并对国产PLC厂商提出了几点小小建议.2.学位论文黄江海PLC软件集成开发平台的设计与实现2004PLC是工业自动化的不可缺少的部分,中国对PLC有着巨大的市场需求.但是国外厂商和合资企业的占去了中国国内PLC市场90％以上的销售额.因此开发有自主产权的新型PLC对于中国来讲是很重要的,不但能够摆脱PLC技术和市场为发达国家所垄断的被动局面,而且对于提高中国的自动化整体水平等都有深远的意义.国际标准IEC61131-3的颁布和近年来先进高性能单片机技术的发展为国内研究者提供了与国外厂商竞争的机会.在北京市教委的立项支持下（项目批准号为:
2002kj026,该校开展了新型PLC系统的研究工作.作者课题的主要任务是为该PLC系统开发出一个基于个人普通计算机的能为用户提直观、方便、高效的编程环境的PLC软件集成开发平台.该论文首先在绪论中对PLC的发展历程、国内外现状以及发展趋势作了综述,给出了新型PLC用户软件开发平台应具有的特点.第二章里则按照软件工程理论的规范对该平台的进行了系统分析和需求分析,得出软件的具体功能需求,并在此基础之上对平台的系统框架和核心数据结构进行了设计.在第三章至第七章则介绍平台软件的详细设计（包括核心数据结构、用户界面、编辑器和编译器等.第七章和第八章则介绍软件平台与PLC硬件系统的联机调试和安装程序的制作.在论文最后对该课题已完成的工作做了总结,并对后续工作中的重点作了说明.联机调试结果表明,该平台能正确地把用户程序编译成可在PLC硬件中的运行的文件.遵循国际准已经是PLC发展的一大趋势,而国内外PLC厂家的研究还刚刚起步.该平台同时支持多种PLC编程语言,且
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