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基于可编程逻辑控制器梯形图的编译器语法树研究Yuan Xiaohong 中国湖南省中南林业科技大学计算机科学与信息学院 Zhou Sisi 中国湖南省中南林业科技大学计算机科学与信息学院摘要 本文定义PLC梯形图语法，符号和图形指令列表语言代码，讨论梯形图二叉树遍历和梯形图指令列表语言的编译算法。关键词: PLC梯形图 编译 I.绪论 可编程逻辑控制器（PLC）又称工业控制计算机。其最突出的特点是“可编程”，它突出了思想的软件控制-“软”。在工程中，PLC通常使用继电器的语言，也称为阶梯图符号语言。在文中，我们用编译器语法树编译的梯形图语言编译控制程序。II.梯形图语法A. 梯形图语言定义作为电气控制语言，梯形图的语法是基于电气控制系统的基本概念上的。作为一个有限的梯形符号，每个梯形元件是一种字符串比如* =引出常开触点符号，常闭触点符号，输出符号，系列线，平行线。使用图形符号显示符号形式如下， 1） .梯形图连接字符串在梯形图中，每个单元对应一个符号串。每个字符串的左端是该字符串的开头，右端是其的结尾。假设U和V是属于字符串集合，必须满足UV和VU连接。根据梯形图电路连接方式的字符串可以串联和并联。2） .梯形图总线梯形图分两种总线。一个是左边的总线，它位于阶梯图的左端。另外一个是右边的总线，位于梯形图右端。我们将左边的总线作为开始端，右边的总线做为结束端。左右总线并行。3） .梯形图字符串的串行连接设U,V,W属于梯形图字符串集的子集，即得以下方程：我们称UVW为字符串的串接字符串。这意味着，符号串U尾部连接字符串V头部，V尾部接子符串W的头部.4） 梯形图字符串的并行连接如方程1,2,3，我们假设方程4,5如下：我们称UXVXWX为梯形图字符串的并行连接。这意味着子符串V头部通过平行的直线和字符串X头部连接，X尾部和V的尾部通过并行直线连接。值得注意的是W和V属于串接，U属于并接。B. 梯形图语法 定义所有带*的字符串都能由梯形图语法方程G表示： G=(结束字符串，非结束字符串，始端字符串，形成字符串) (6) 结束字符串=右总线 (7) 非结束字符串=总集-结束字符串 (8) 始端字符串=左总线 (9) 形成字符串=S- 始端字符串 |非结束字符串| 结束字符串 (10)在梯形图的语法里，除了左右总线以外，所有的字符串全部属于非端接字符串。III.梯形图词法定义词法分析的任务是将源语句从左至右逐词扫描，然后生成解析。梯形图里每个电路元件符号可以被看作是梯形图语言的基本词汇。A. 梯形图图形符号与图形符号相应的指令当我们分析梯形图中的词汇，词法分析器从梯形图中扫描语句将自动查询表1中的相应的字符串，由编译器变换称指令。编译器将梯形图语句翻译成指令正是基于内部规则。 表1 部分PLC梯形图元件符号及相应的指令NO 指令表语言 功能 电路元件表示 0 左总线1 取指令 2 LDI 取反指令3 LDP 取上升沿指令4 LDF 取下降沿指令 5 AND 与指令 6 OUT 输出指令1 B.梯形图有限自动控制说明当前的符号之间关系和其接下关系表象，只有两个输入状态，即并联和串联，因为在梯形图中的元件都是这样的两种关系。在梯形图中，初始状态是左总线，最终状态是右总线。因此，梯形图最终的状态设置是很简单的。当我们看到在梯形图中的各电路元件作为一种状态，梯形图语言可以有限自动地显示为五元组，如方程（11）显示。 M=（K, , F, S, Z (11) 在公式（11）中，K是一个有限集，它的每个元素是梯形图的输入符号，是一个输入关系表，F担当转移功能，让ki状态转换到下一状态kj，即S是左总线，Z是右总线。IV. 梯形图词法分析器的实现A. 梯形图语句梯形图语言，在词法分析器组件符号代表一个。但是，在实际应用中，梯形图里只有字不够表示的物理意义，它必须给每个相应的元素符号一个控制地址。然后，根据扫描的顺序，执行一个接一个的相应开关控制。换句话说，一个完整的梯形图句子是由梯形图元件符号和他们的控制地址组成的。这种组成一个完整的梯形图句子按一定的顺序排列。正如图1所示，X1代表常开触点的控制地址点及其相应的句子是LD X1 图1 梯形图语句示例B.梯形图词法分析器的扫描过程梯形图语言识别，通常是从从左向右扫描，遇到并联连接，每当记录并行线位置，接下向右扫描，扫描完后再回头从记录点自顶向下的扫描。然而，在扫描中，仍然由左到右扫描，但会有有并行点与上一并行支路串接再并回第三条并行分支的，如图2所示 图2分析器扫描示例分析器的扫描进程是由X1-X2-X3-X4-X5-X6-X7-X8-X9-X7-X4-X10-X11。当梯形图语句读入计算机，我们首先将梯形图语句扫描读入，然后用树递归算法将其翻译成二进制。V. 结语 在本文中，我们根据梯形图词句的定义和词法分析器，将梯形图转化成二进制代码语言。通过查找梯形图语句在指令表中定义的代码数据库成功地我们将梯形图语言转化称指令语言。我们通过查找表之间的二进制代码和控制端口直接输出PLC相应的电气控制端口的命令。因此我们可以通过编译器语法树语言编制梯形图语言的控制程序编程。参考文献1 Tang Yaogen and Li Lanqun,”A PLC system monitoring with graphics operation terminals and software development,” Electronic Technology, 2001.1pp. 44-46. 2 Chen Yiyue, “Compiler Principle,” in Higher Education Press, 2003,pp.30-32,Beijing,China. 3 Chen Zaiping and Zhao Xiangbin,“The Design and Application of PLC System,” in Machinery Industry press,2003. 4 Xiao Gang, “Prospective Study of Multi-threaded Architect