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PLC(Programmable Logic Controller)作为工业自动化领域中最重要、应用最广泛的控制装置,稳居工业生产自动化三大支柱(可编程控制器、机器人、计算机辅助设计与制造)的首位。随着微电子技术、计算机技术的发展,以及国际标准IEC61131-3的日益推广,嵌入式PLC以其软硬件可裁剪性,可以根据用户的个性化需求进行定制,节约成本等特点逐渐发展成为当前PLC开发的一种主流模式。在嵌入式软PLC中处于核心地位的嵌入式微处理器种类繁杂,性能各异,所以在各种嵌入式微处理器上实现软PLC技术工作量大,开发成本高。当前PLC系统的开发和复用大多停留在源码级别的复用,不能满足快速开发嵌入式PLC系统的要求和激烈的市场竞争,而复用技术的核心技术-构件软件开发技术逐渐收到人们的关注。将构件技术应用于嵌入式PLC系统中,对于嵌入式PLC的开发具有重要的现实意义,采用构件技术可以提高模块的重用性,提高嵌入式PLC开发的效率,降低开发难度和成本。构件能够进行复用,一个恰当的可以描述复用机制的构件模型至关重要。
针对嵌入式PLC系统资源有限、可靠性要求高、高实时的特点,本文主要研究嵌入式构件模型在如何描述构件,既要考虑构件的功能属性又要考虑到对非功能属性的特殊要求,及构件的组装方面。论文的主要工作及研究成果可概括如下:
(1)对通用构件模型COM/DCOM,EJB,CORBA等进行了研究,通用构件模型是领域构件的指导者,尽管它们并不能适用于嵌入式领域。同时时对流行的嵌入式构件模型进行了研究,考虑了嵌入式PLC系统环境的对构件模型的影响,从而为论文进一步研究作准备。
(2)对嵌入式PLC领域进行分析,并提出了一种适用于该领域的构件模型,该构件模型使用扩展性很强的标准语言XML作为构件描述语言,不仅考虑到构的非功能属性,也对非功能属性进行了综合的研究,并提出了一种评估和验证方案;构件的组装采用基于构件级别的互操作,并提供了构件组装工具。
(3)采用解耦合策略,把构件的使用与实现分离开来,建立一个基于CORTEX-M3系列的嵌入式PLC构件库,并阐述了其内部工作机制。
在嵌入式PLC领域研究构件模型是一个崭新的课题,基于IEEE61161-3国际标准的软件模型为PLC的开发提供了纲领性的指导原则,在此基础上抽象出复用效率高、扩展性好、既考虑到构件的功能属性,又考虑到构件运行环境的非功能属性的嵌入式PLC构件模型EPCM。