本章分析了五軸精工加工中心軟PLC所要控制的具體內(nèi)容，根據(jù)五軸精工加工中心 的控制邏輯編制了主軸正、反轉(zhuǎn)的控制程序，通過下載到軟PLC運(yùn)行系統(tǒng)中運(yùn) 行，實(shí)現(xiàn)了對五軸精工加工中心的主軸正、反轉(zhuǎn)控制，驗(yàn)證了軟PLC運(yùn)行系統(tǒng)的有 效性。
傳統(tǒng)PLC是一種專用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，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(chǔ)器、擴(kuò)展接口、電源及外 圍設(shè)備[32];軟件包括系統(tǒng)管理軟件、應(yīng)用程序及編程語言軟件等，基本結(jié)構(gòu)如圖 2.7所示。
傳統(tǒng)PLC采用“循環(huán)掃描，順序執(zhí)行”的工作方式，即在每一次掃描周期 內(nèi)都要完成輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段，然后進(jìn)行新一輪的掃 描任務(wù)[33]，傳統(tǒng)PLC的工作過程如圖2.8所示。
PLCI/O接口實(shí)現(xiàn)SERCOS-III協(xié)議有以下兩種方式：FPGA模式（Field— Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列）和通用 MCU (Micro Control Unit，微處理器）+標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)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(jìn) 一步提高系統(tǒng)接口的開放性。
五軸精工加工中心精工系統(tǒng)軟件主要由以下五個(gè)模塊組成：人機(jī)界面模塊、預(yù)處 理模塊、軌跡插補(bǔ)模塊、PLC控制模塊和位置控制模塊。
軟PLC運(yùn)行系統(tǒng)是運(yùn)行在RTSS環(huán)境的實(shí)時(shí)應(yīng)用程序，用于對輸入信號進(jìn) 行處理，將運(yùn)算結(jié)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(nèi)容有三部分：CNC側(cè)的輔助代碼信息、機(jī)床側(cè)I/O 信號和人機(jī)界面HMI信號。
軟件精工是開放式精工系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，以軟PLC實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)PLC的控 制功能有利于進(jìn)一步提升五軸精工機(jī)床精工系統(tǒng)的性能，增強(qiáng)精工系統(tǒng)的開放 性，縮小與國外軟件精工的差距。因此本文在分析當(dāng)前軟PLC技術(shù)的基礎(chǔ)上， 以通用的開發(fā)和運(yùn)行平臺對五軸精工加工中心中軟PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究，取得 了以下研究成果：
國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61131-3為工業(yè)控制系統(tǒng)提供了一個(gè)開放的、可重構(gòu)的軟件模 型，它采用分層思想來構(gòu)建軟件，按照“配置一資源一任務(wù)一程序”體系結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)軟件模型。一個(gè)配置相當(dāng)于一個(gè)PLC軟件，每個(gè)配置可由一個(gè)或多個(gè)資源組 成；資源提供了運(yùn)行程序所需的環(huán)境，創(chuàng)建多個(gè)資源同時(shí)運(yùn)行多個(gè)獨(dú)立的PLC 程序，這突破了傳統(tǒng)PLC每次只能運(yùn)行一個(gè)PLC程序的限制；任務(wù)則由資源進(jìn) 行配置，通過控制程序來實(shí)現(xiàn)一定的功能。
本軟PLC運(yùn)行系統(tǒng)由通信接口模塊、系統(tǒng)管理模塊、程序執(zhí) 行模塊、存儲(chǔ)模塊和I/O接口模塊五個(gè)模塊組成，每個(gè)模塊用于完成指定功能。 根據(jù)軟PLC運(yùn)行系統(tǒng)的工作原理對每個(gè)模塊的任務(wù)進(jìn)行了劃分：