如何去实现一个基于梯形图的软PLC设计

　　梯形图显示到编译--软PLC的实现
　　PLC（Programmable Logic Controller 可编程逻辑控制器）是在工业环境下使用的数字逻辑操作系统。其编程语言有我们最为熟悉的梯形图，本篇文章将从梯形图的原理、编译、运行，实现一个软PLC。
　　一、基本原理
　　梯形图可以理解为一个电路图，通过梯形图上的元件的通断来控制整个程序逻辑。元件的状态只有“通”和“断”；元件的关系可以分为“与”、“或”、“非”。是不是似曾相识？这里我们把含有逻辑关系的元件当做一个逻辑块；通过这些逻辑块最终输出到元件——输出块。
　　如下图：
　　
　　图1 简单梯形图
　　从母线出发，连接逻辑块到输出块的通路称为输出图。如上图为一个输出图。
　　只有一个逻辑块和输出块的图称为最简图，如下图所示：
　　
　　图2 最简图
　　有了上面的基本原理，接下来就可以抽象梯形图，从而实现梯形图的显示和编译。
　　二、算法原理
　　1、初始状态将每个元件当做一个逻辑块或者输出块。如图1中的M000、X000等为逻辑块，Y001、Y002为输出块
　　2、取出一个输出图。
　　3、合并相邻输出块、输出块
　　4、如果合并后为最简图则返回第2步取下一个输出图，不是则继续3步
　　伪代码如下：
　　if（ getNextOutputGraph（） ）
　　{
　　if（ ！isTheSimpleGraph（） ）
　　{
　　shiftGraph（）;
　　}
　　}
　　outputPLCInstructions（）;
　　图1的梯形图处理结果如下，输出PLC指令：
　　
　　三、运行
　　将上面编译出来的PLC指令，输入到PLCCore，使用解析运行将模拟PLC运行。图中灰色表示元件导通，双击元件可以改变元件状态，如果双击M001导通，则Y001和Y002导通一次。
　　
　　下面是已经支持的指令表，PLCCore是在三菱PLC下参考制作，可以直接模拟三菱PLC的程序
　　static InsItem g_insItems［］ = {
　　{{dinsDEBUG}， sinsNOP-1， “DEBUG”， 1，0， ARG_COIL_G }，
　　{{dinsLD}， sinsLD， “LD”， 1，0， ARG_COIL_BIT}，
　　{{dinsLDI}， sinsLDI， “LDI”， 1，0， ARG_COIL_BIT}，
　　{{dinsLDP}， sinsLDP， “LDP”， 1，0， ARG_COIL_BIT}，
　　{{dinsLDF}， sinsLDF， “LDF”， 1，0， ARG_COIL_BIT}，
　　{{dinsAND}， sinsAND， “AND”， 1，0， ARG_COIL_BIT}，
　　{{dinsANI}， sinsANI， “ANI”， 1，0， ARG_COIL_BIT}，
　　{{dinsANDP}， sinsANDP， “ANDP”， 1，0， ARG_COIL_BIT}，
　　{{dinsANDF}， sinsANDF， “ANDF”， 1，0， ARG_COIL_BIT}，
　　{{dinsOR}， sinsOR， “OR”， 1，0， ARG_COIL_BIT}，
　　{{dinsORI}， sinsORI， “ORI”， 1，0， ARG_COIL_BIT}，
　　{{dinsORP}， sinsORP， “ORP”， 1，0， ARG_COIL_BIT}，
　　{{dinsORF}， sinsORF， “ORF”， 1，0， ARG_COIL_BIT}，
　　{{dinsANB}， sinsANB， “ANB”， 0，0， 0}，
　　{{dinsORB}， sinsORB， “ORB”， 0，0， 0}，
　　{{dinsMPS}， sinsMPS， “MPS”， 0，0， 0}，
　　{{dinsMRD}， sinsMRD， “MRD”， 0，0， 0}，
　　{{dinsMPP}， sinsMPP， “MPP”， 0，0， 0}，
　　{{dinsINV}， sinsINV， “INV”， 0，0， 0}，
　　{{dinsMEP}， sinsMEP， “MEP”， 0，0， 0}，
　　{{dinsMEF}， sinsMEF， “MEF”， 0，0， 0}，
　　{{dinsOUT}， sinsOUT， “OUT”， 1，0， ARG_COIL_X | ARG_COIL_Y | ARG_COIL_M }，
　　{{dinsOUTT}， sinsOUTT， “OUT”， 2，0， ARG_COIL_T，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsOUTC}， sinsOUTC， “OUT”， 2，0， ARG_COIL_C，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsOUT}， sinsOUTMS， “OUT”， 1，0， ARG_COIL_M }，
　　{{dinsOUTS}， sinsOUTMS， “OUT”， 1，0， ARG_COIL_S }，
　　{{dinsSET}， sinsSET， “SET”， 1，0， ARG_COIL_X | ARG_COIL_Y | ARG_COIL_M }，
　　{{dinsSETS}， sinsSETMS， “SET”， 1，0， ARG_COIL_S }，
　　{{dinsSET}， sinsSETMS， “SET”， 1，0， ARG_COIL_M }，
　　{{dinsRST}， sinsRST， “RST”， 1，0， ARG_COIL_X | ARG_COIL_Y | ARG_COIL_M }，
　　{{dinsRSTTC}， sinsRSTMSTC，“RST”， 1，0， ARG_COIL_T | ARG_COIL_C }，
　　{{dinsRSTS}， sinsRSTMSTC，“RST”， 1，0， ARG_COIL_S }，
　　{{dinsRST}， sinsRSTMSTC，“RST”， 1，0， ARG_COIL_M }，
　　{{dinsPLS}， sinsPLS， “PLS”， 1，0， ARG_COIL_X | ARG_COIL_Y | ARG_COIL_M | ARG_COIL_S }，
　　{{dinsPLF}， sinsPLF， “PLF”， 1，0， ARG_COIL_X | ARG_COIL_Y | ARG_COIL_M | ARG_COIL_S }，
　　{{dinsSTL}， sinsSTL， “STL”， 1，0， ARG_COIL_S}，
　　{{dinsRET}， sinsRET， “RET”， 0，0， 0}，
　　{{dinsMC}， sinsMC， “MC”， 1，0， ARG_COIL_N }，
　　{{dinsMCR}， sinsMCR， “MCR”， 1，0， ARG_COIL_N }，
　　{{dinsNOP}， sinsNOP， “NOP”， 0，0， 0}，
　　{{dinsEND}， sinsEND， “END”， 0，0， 0}，
　　{{dinsADD}， sinsADD， “ADD”， 3，0， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_D | ARG_COIL_V }，
　　{{dinsSUB}， sinsSUB， “SUB”， 3，0， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_D | ARG_COIL_V }，
　　{{dinsMUL}， sinsMUL， “MUL”， 3，0， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_D | ARG_COIL_V }，
　　{{dinsDIV}， sinsDIV， “DIV”， 3，0， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_D | ARG_COIL_V }，
　　{{dinsINC}， sinsINC， “INC”， 1，0， ARG_COIL_D | ARG_COIL_V }，
　　{{dinsDEC}， sinsDEC， “DEC”， 1，0， ARG_COIL_D | ARG_COIL_V }，
　　{{dinsMOV}， sinsMOV， “MOV”， 2，0， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_D | ARG_COIL_V }，
　　{{dinsCMP}， sinsCMP， “CMP”， 3，0， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_M}，
　　{{dinsCJ}， sinsCJ， “CJ”， 1，0， ARG_COIL_P}，
　　{{dinsCJP}， sinsCJP， “CJP”， 1，0， ARG_COIL_P}，
　　{{dinsSRET}， sinsSRET， “SRET”， 0，0， 0}，
　　{{dinsFEND}， sinsFEND， “FEND”， 0，0， 0}，
　　{{dinsCALL}， sinsCALL， “CALL”， 1，0， ARG_COIL_P}，
　　{{dinsP}， sinsP， “P”， 1，0， ARG_COIL_P}，
　　{{dinsDADD}， sinsDADD， “DADD”， 3，1， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_D | ARG_COIL_V}，
　　{{dinsDSUB}， sinsDSUB， “DSUB”， 3，1， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_D | ARG_COIL_V}，
　　{{dinsDMUL}， sinsDMUL， “DMUL”， 3，1， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_D | ARG_COIL_V}，
　　{{dinsDDIV}， sinsDDIV， “DDIV”， 3，1， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_D | ARG_COIL_V}，
　　{{dinsDINC}， sinsDINC， “DINC”， 1，1， ARG_COIL_D | ARG_COIL_V}，
　　{{dinsDDEC}， sinsDDEC， “DDEC”， 1，1， ARG_COIL_D | ARG_COIL_V}，
　　{{dinsDMOV}， sinsDMOV， “DMOV”， 2，1， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_D | ARG_COIL_V}，
　　{{dinsDCMP}， sinsDCMP， “DCMP”， 3，1， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_M}，
　　{{dinsLD_E}， sinsLD_E， “LD=”， 2，0， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsAND_E}， sinsAND_E， “AND=”， 2，0， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsOR_E}， sinsOR_E， “OR=”， 2，0， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsLD_NE}， sinsLD_NE， “LD《》”， 2，0， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsAND_NE}， sinsAND_NE， “AND《》”， 2，0， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsOR_NE}， sinsOR_NE， “OR《》”， 2，0， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsLD_B}， sinsLD_B， “LD》”， 2，0， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsAND_B}， sinsAND_B， “AND》”， 2，0， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsOR_B}， sinsOR_B， “OR》”， 2，0， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsLD_EB}， sinsLD_EB， “LD》=”， 2，0， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsAND_EB}， sinsAND_EB， “AND》=”， 2，0， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsOR_EB}， sinsOR_EB， “OR》=”， 2，0， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsLD_S}， sinsLD_S， “LD《”， 2，0， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsAND_S}， sinsAND_S， “AND《”， 2，0， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsOR_S}， sinsOR_S， “OR《”， 2，0， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsLD_ES}， sinsLD_ES， “LD《=”， 2，0， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsAND_ES}， sinsAND_ES， “AND《=”， 2，0， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsOR_ES}， sinsOR_ES， “OR《=”， 2，0， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsLDD_E}， sinsLDD_E， “LDD=”， 2，1， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsANDD_E}， sinsANDD_E， “ANDD=”， 2，1， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsORD_E}， sinsORD_E， “ORD=”， 2，1， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsLDD_NE}， sinsLDD_NE， “LDD《》”， 2，1， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsANDD_NE}， sinsANDD_NE，“ANDD《》”， 2，1， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsORD_NE}， sinsORD_NE， “ORD《》”， 2，1， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsLDD_B}， sinsLDD_B， “LDD》”， 2，1， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsANDD_B}， sinsANDD_B， “ANDD》”， 2，1， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsORD_B}， sinsORD_B， “ORD》”， 2，1， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsLDD_EB}， sinsLDD_EB， “LDD》=”， 2，1， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsANDD_EB}， sinsANDD_EB，“ANDD》=”， 2，1， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsORD_EB}， sinsORD_EB， “ORD》=”， 2，1， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsLDD_S}， sinsLDD_S， “LDD《”， 2，1， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsANDD_S}， sinsANDD_S， “ANDD《”， 2，1， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsORD_S}， sinsORD_S， “ORD《”， 2，1， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsLDD_ES}， sinsLDD_ES， “LDD《=”， 2，1， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsANDD_ES}， sinsANDD_ES，“ANDD《=”， 2，1， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsORD_ES}， sinsORD_ES， “ORD《=”， 2，1， ARG_COIL_DATA，ARG_COIL_DATA}，
　　{{dinsDDRVA}， sinsDDRVA， “DDRVA”， 4，1， ARG_COIL_DATA， ARG_COIL_DATA， ARG_COIL_Y， ARG_COIL_Y }，
　　{{dinsDDRVI}， sinsDDRVI， “DDRVI”， 4，1， ARG_COIL_DATA， ARG_COIL_DATA， ARG_COIL_Y， ARG_COIL_Y }，
　　{{dinsDRVA}， sinsDRVA， “DRVA”， 4，0， ARG_COIL_DATA， ARG_COIL_DATA， ARG_COIL_Y， ARG_COIL_Y }，
　　{{dinsDRVI}， sinsDRVI， “DRVI”， 4，0， ARG_COIL_DATA， ARG_COIL_DATA， ARG_COIL_Y， ARG_COIL_Y }，
　　};
　　由于项目很久没有维护，PLCCore使用c语言编写，已经成功跑在Stm32上，windows模拟器也是同个PLCCore。但界面使用MFC，后面整理完会将项目开源。敬请期待。