本章分析了五軸精工加工中心軟PLC所要控制的具體內容,根據五軸精工加工中心 的控制邏輯編制了主軸正、反轉的控制程序,通過下載到軟PLC運行系統中運 行,實現了對五軸精工加工中心的主軸正、反轉控制,驗證了軟PLC運行系統的有 效性。
傳統PLC是一種專用的計算機控制系統,由硬件和軟件兩部分組成,硬件包 括中央處理器、輸入單元、輸出單元、通信接口、存儲器、擴展接口、電源及外 圍設備[32];軟件包括系統管理軟件、應用程序及編程語言軟件等,基本結構如圖 2.7所示。
傳統PLC采用“循環掃描,順序執行”的工作方式,即在每一次掃描周期 內都要完成輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段,然后進行新一輪的掃 描任務[33],傳統PLC的工作過程如圖2.8所示。
PLCI/O接口實現SERCOS-III協議有以下兩種方式:FPGA模式(Field— Programmable Gate Array,現場可編程門陣列)和通用 MCU (Micro Control Unit,微處理器)+標準以太網硬件加載SERCOS軟件核心模式。由于FPGA模式通常 融合SERCOS總線控制器而不能夠自由選擇其余硬件,所以本文采用后者,進 一步提高系統接口的開放性。
五軸精工加工中心精工系統軟件主要由以下五個模塊組成:人機界面模塊、預處 理模塊、軌跡插補模塊、PLC控制模塊和位置控制模塊。
軟PLC運行系統是運行在RTSS環境的實時應用程序,用于對輸入信號進 行處理,將運算結果輸出來控制外部元件的通斷,主要由以下模塊組成:
軟PLC邏輯控制的具體內容有三部分:CNC側的輔助代碼信息、機床側I/O 信號和人機界面HMI信號。
軟件精工是開放式精工系統發展的必然趨勢,以軟PLC實現傳統PLC的控 制功能有利于進一步提升五軸精工機床精工系統的性能,增強精工系統的開放 性,縮小與國外軟件精工的差距。因此本文在分析當前軟PLC技術的基礎上, 以通用的開發和運行平臺對五軸精工加工中心中軟PLC控制系統進行了研究,取得 了以下研究成果:
國際標準IEC61131-3為工業控制系統提供了一個開放的、可重構的軟件模 型,它采用分層思想來構建軟件,按照“配置一資源一任務一程序”體系結構設 計軟件模型。一個配置相當于一個PLC軟件,每個配置可由一個或多個資源組 成;資源提供了運行程序所需的環境,創建多個資源同時運行多個獨立的PLC 程序,這突破了傳統PLC每次只能運行一個PLC程序的限制;任務則由資源進 行配置,通過控制程序來實現一定的功能。
本軟PLC運行系統由通信接口模塊、系統管理模塊、程序執 行模塊、存儲模塊和I/O接口模塊五個模塊組成,每個模塊用于完成指定功能。 根據軟PLC運行系統的工作原理對每個模塊的任務進行了劃分:
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