一個梯級和它對應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，OrBlock為或邏輯塊類的對象，AndBloek為與邏輯塊類的對象，Rung為梯級類的對象。
此外，為了能夠方便地進行繪圖和編輯，引入了一個空元件類。它的作用是梯形圖中的水平連接線，實現(xiàn)方法是繼承LadderCell類，重新實現(xiàn)成員函數(shù)Draw（）來畫一條水平的線段。
將屏幕分割成一定數(shù)目的小的區(qū)域，并創(chuàng)建含有相同數(shù)目的二維數(shù)組。當(dāng)繪制元件時，將元件、元件所在的邏輯塊和元件所在的梯級指針保存到數(shù)組中，通過光標(biāo)在屏幕上的坐標(biāo)可以獲得二維數(shù)組的下標(biāo)，從而可以獲得光標(biāo)所在的元件、邏輯塊和梯級在內(nèi)存中與之相對應(yīng)的對象。
梯形圖的編輯通過改變其在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被改變后，重新繪圖。對梯形圖的編輯包括：插入元件、插入分支、插入梯級、刪除元件和刪除梯級等。篇幅所限只作簡要介紹。
刪除元件：刪除LadderBlock中的一個元件Ladder一Cell（A）后，如果LadderBlock中只剩下一個LadderCell（B）時，LadderCell（B）取代LadderBlock的位置，插入到LadderBlock的父LadderBlock中;如果LadderBlock中只剩下一個LadderBlock（B），則將LadderBlock（B）的所有LadderElement插入到LadderBlock的父LadderBlock中。
2.2 指令表編譯器的設(shè)計與實現(xiàn)
實現(xiàn)對PLC編程語言的高效、可靠的編譯，是研制開發(fā)嵌入式PLC系統(tǒng)的一項關(guān)鍵性任務(wù)。傳統(tǒng)的開發(fā)方法是用高級語言自行開發(fā)專用的PLC指令編譯器，需要對每個程序字和程序規(guī)則編寫識別和相應(yīng)的處理程序，工作量大、開發(fā)周期長，容易產(chǎn)生疏漏，可維護性很差。為了提高軟件的開發(fā)效率，保證軟件質(zhì)量，增強軟件的可維護性，采用通用編譯工具Lex8LYacc開發(fā)PLC指令編譯器。
2.2.1 Lex&Yacc簡介
Lex 8L Yacc是美國貝爾實驗室用C語言研制的詞法分析程序和語法分析程序的自動生成工具，是目前使用最廣泛的編譯軟件之一。Lex是詞法分析程序生成器，Yacc是語法分析程序生成器。它們可以根據(jù)用戶提供的詞法、語法規(guī)范文件，自動轉(zhuǎn)化為多種高級語言源代碼，如C或C++等。
2.2.2 編譯器總體結(jié)構(gòu)
所謂“遍”，是對源程序或其等價的中間語言程序從頭到尾掃描并完成規(guī)定任務(wù)的過程。本系統(tǒng)的編譯過程包含三遍，分別進行詞法分析、語法分析和代碼轉(zhuǎn)換。
2.2.3 詞法分析器設(shè)計
指令表源程序可以簡單地被看成一個多行的字符串。詞法分析器從上到下、從左到右逐個字符地對源程序進行掃描，產(chǎn)生一個個單詞符號，把字符串的源程序改造成為單詞符號串的中間程序，用于隨后的語法分析。
本系統(tǒng)的詞法分析器有兩種工作狀態(tài)：一是從頭到尾對源程序進行掃描，檢查出所有的詞法錯誤;二是當(dāng)沒有詞法錯誤時，從頭到尾對源程序進行掃描，將識別出的單詞符號輸入給語法器。
2.2.4 語法分析器設(shè)計
（1）PLC指令表語言的語法描述
分析PLC指令程序結(jié)構(gòu)，提取隱藏在指令代碼中的結(jié)構(gòu)信息，這種信息中往往會有操作指令被隱含地表達出來。例如：指令OR/0RB與梯形圖中的并聯(lián)結(jié)構(gòu)對應(yīng)，而AND/ANB則與梯形圖中的串聯(lián)結(jié)構(gòu)對應(yīng)。
按照yacc的語法規(guī)則，對應(yīng)于巴科斯范式描述寫出yacc源程序后，用“yacc-dv plcil.y”指令轉(zhuǎn)換成語法分析器的C語言源程序yyparse。
（2）將PLC指令表轉(zhuǎn)換為二進制代碼
PLC指令表源程序的二進制文件格式為：每條指令的二進制編碼占32位，操作符的編碼與元件編碼相加作為目標(biāo)代碼的高16位，低16位為元件的編號。例如，操作符LD的編碼為0xFF00，元件X的編碼為Ox01，指令LD X1的編碼為0xFF010001。
指令表編譯器的代碼轉(zhuǎn)換功能由yacc源程序規(guī)則的動作部分來實現(xiàn)。當(dāng)語法分析器識別出一條完整的指令時，就將其對應(yīng)的二進制代碼保存到文件中。
（3）將PLC指令表轉(zhuǎn)換為樹形結(jié)構(gòu)
Yacc語法分析程序通過尋找可以匹配目前為止所看到的標(biāo)記的規(guī)則來工作。Yacc處理語法分析程序時創(chuàng)建了一組狀態(tài)，每個狀態(tài)都反映一個或多個部分地被分析的規(guī)則中的一個可能的位置。當(dāng)語法分析程序讀取標(biāo)記時，每次它讀取一個沒完成規(guī)則的標(biāo)記，就把它壓入內(nèi)部堆棧中并切換到一種反映它剛剛讀取的標(biāo)記的新狀態(tài)。這個動作稱為移進（shift）。當(dāng)它發(fā)現(xiàn)組成某條規(guī)則右側(cè)的全部符號時，它就把右側(cè)符號彈出堆棧，而將左側(cè)符號壓入堆棧中，并且切換到反映堆棧上新符號的新狀態(tài)。這個動作成為規(guī)約（reduction）。當(dāng)yacc規(guī)約規(guī)則時，它都執(zhí)行與這條規(guī)則有關(guān)的用戶代碼。
利用堆棧的思想實現(xiàn)指令表語言向梯形圖樹形結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換。自定義一個棧Stack，可以壓入和彈出指向Lad—derElement類型的對象的指針。在進行代碼轉(zhuǎn)換時，棧Stack動作與語法分析棧的動作不同。當(dāng)yacc解析到如LD/LD1、AND/ANI等含有元件的指令語句時，將這些指令中的元件入棧（如上述代碼中的B、C行），邏輯塊的構(gòu)造在其對應(yīng)的語法規(guī)則的動作部分實現(xiàn)。
2.3 執(zhí)行模塊的設(shè)計與實現(xiàn)
2.3.1 邏輯運算算法推導(dǎo)
下面列一段簡單的PLC程序來介紹邏輯運算算法的推導(dǎo)過程：
①LD X1
②0R X6
③ORI M1
④OUT Y5
⑤LDI Y5
⑥AND X7
⑦OR M2
⑧ANI X10
⑨0RI M3
⑩OUT M4
⑩END
定義0R、ORI、ORB的或操作為加法“+”，AND、ANI、ANB的與操作為乘法“*”，取反操作為“［］”。
上式的所有運算符只會連接兩個變量或者一個變量和一個表達式。由于掃描過程是順序執(zhí)行的，因此可以為上述計算過程建立計算堆棧。建立遞增的堆棧。
2.3.2 執(zhí)行模塊的實現(xiàn)
本系統(tǒng)的執(zhí)行模塊是由RTLinux的實時線程模塊來實現(xiàn)的，它運行于內(nèi)核態(tài)。系統(tǒng)開機立即加載執(zhí)行模塊，并將PLC的二進制代碼從文件中復(fù)制到共享內(nèi)存中，執(zhí)行模塊解釋共享內(nèi)存中的PLC指令表的二進制代碼，按照用戶輸入的邏輯，完成開關(guān)量的控制。
3 小 結(jié)
嵌入式軟PLC最突出的特點是，借助于嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺用軟件的方法實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)PLC的功能，代替專用控制器，結(jié)構(gòu)開放，開發(fā)周期短、成本低，具有良好的應(yīng)用前景。雖然文中PLC指令采用的是日本三菱公司FX2N可編程控制器系列指令，但是只需稍作修改即可用于其他廠商的產(chǎn)品。目前該嵌入式軟PLC已成功應(yīng)用于數(shù)控銑床中，完全滿足控制要求。
