精工系統(tǒng)作為精工機床的核心部件，決定著精工機床的性能。隨著計算機技 術(shù)、控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)精工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的封閉性使各廠商產(chǎn)品的軟、硬件 互不兼容，用戶不能靈活配置系統(tǒng)資源等不足嚴重限制了自身的發(fā)展。為此，制 造商在激烈的市場競爭環(huán)境下快速地做出了反應(yīng)，模塊化、可重構(gòu)的開放式精工 系統(tǒng)適應(yīng)了這種制造環(huán)境[5]。影響比較大的有美國的omac[6]計劃、歐共體的 OSACAm計劃和日本的OSEC[8]計劃。
對工業(yè)控制而言，軟PLC技術(shù)有利于實現(xiàn)控制系統(tǒng)的自動化控制，是世界 各國研究與開發(fā)的重點。國外對軟PLC技術(shù)的研究較早，所以市場上已有相對 成熟的軟PLC產(chǎn)品投入使用。典型的有：SOFTPLC公司SoftPLC、BECKHOFF 公司的 TWinCAT、CJ International 公司的 ISaGRAF、西門子公司的 SIMATIC WinAC、等等[17]，這些軟PLC產(chǎn)品在技術(shù)和應(yīng)用上各有特點[18][19][20]:
本文以精工系統(tǒng)中的PLC系統(tǒng)為研究對象，分析了五軸精工加工中心軟PLC控 制系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)及具體實現(xiàn)，利用Visual C++平臺以及Windows API函數(shù)和 RTX API函數(shù)編程開發(fā)五軸精工加工中心的軟PLC運行系統(tǒng)，主要研究內(nèi)容如下：
基于RTLinux開發(fā)的實時控制軟件具有很好的開放性，但軟件構(gòu) 架沒有一個統(tǒng)一標準，不能支持多數(shù)的硬件系統(tǒng)；基于嵌入式的實時操作系統(tǒng)是 一種專用的計算機控制系統(tǒng)，開發(fā)出的用戶程序可移植性較差，不適合全軟件數(shù) 控系統(tǒng)的發(fā)展；基于DOS的實時操作系統(tǒng)功能比較簡單，系統(tǒng)的靈活性較差， 不能充分發(fā)揮PC機的軟硬件資源；而Windows操作系統(tǒng)不僅具有開放的體系結(jié) 構(gòu)、良好的系統(tǒng)穩(wěn)定性和較高的市場占有率，還提供了大量的Win32 API函數(shù)供 軟件開發(fā)者使用。因此本文選用WindowsXP+RTX5.0實時擴展作為軟PLC控制 系統(tǒng)的軟件開發(fā)和運行平臺。
本章通過分析軟PLC運行系統(tǒng)的工作原理，劃分了軟PLC運行系統(tǒng)的任務(wù) 組成，給出了各模塊的執(zhí)行流程圖以及部分實現(xiàn)代碼，結(jié)合直接方式和間接方式 調(diào)度的優(yōu)點實現(xiàn)了軟PLC系統(tǒng)多任務(wù)之間的調(diào)度，并對軟PLC存儲系統(tǒng)、指令 系統(tǒng)以及尋址方式進行了設(shè)計，給出了典型的基本指令和功能指令的實現(xiàn)函數(shù)， 基本上實現(xiàn)了軟PLC運行系統(tǒng)的功能。
SERCOS-III是SERCOS的第三代產(chǎn)品，使用了符合IEEE 802.3標準的以太 網(wǎng)類型0x88CD,擁有良好的動態(tài)性和精確性。相比SERC0S-I和SERC0S-II， SERCOS-III具有以下特點
軟PLC開發(fā)系統(tǒng)是獨立運行在Win32環(huán)境下的一個應(yīng)用程序，用于編制PLC 用戶程序以及對它進行檢查、編譯和調(diào)試，主要由以下模塊組成：
軟PLC運行系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)的核心，合理地設(shè)計其組成模塊能夠提升 PLC控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和開放性。因此，本章在分析軟PLC運行系統(tǒng)工作原理 的基礎(chǔ)上研究了各個模塊的實現(xiàn)以及多任務(wù)的調(diào)度，并對軟PLC指令系統(tǒng)進行 了設(shè)計。
五軸精工加工中心側(cè)開關(guān)量、模擬量等數(shù)據(jù)的采集和傳輸由外部I/O輸入輸出模 塊完成，如何實現(xiàn)它與軟PLC系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換是設(shè)計軟PLC控制系統(tǒng)通訊 的關(guān)鍵。本章通過分析精工系統(tǒng)的通訊接口，結(jié)合當前精工通訊的發(fā)展趨勢，采 用SERCOS-III接口及其通訊技術(shù)實現(xiàn)二者的數(shù)據(jù)交換。
PLCI/O接口軟件要完成兩個任務(wù)：一是根據(jù)主站MDT報文信息配置I/O接 口系統(tǒng)參數(shù)，完成初始化；二是在周期通訊過程中將I/O輸入模塊采集的數(shù)據(jù)編 輯成AT報文發(fā)送給主站，并讀取主站MDT報文數(shù)據(jù)寫入I/O接口 DPRAM存 儲區(qū)，完成數(shù)據(jù)交換。因此可分為I/O接口初始化和周期通訊兩個部分。