开放式数控系统中的软件PLC的研究开发
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摘要
开放式数控系统是当前数控技术研究的热点。在发展高速高效高精度及智能化等性能的同时，功能的发展也要求越来越强，具体体现在尽量用软件来实现数控的所有功能，使硬件规模达到最小化。作为整个运动控制核心的机床逻辑控制也必然要以软件的形式来实现。这样就促进了软PLC的发展。
本文构建了基于SERCOS接口的开放式数控系统中软PLC的软硬件平台，在该平台的基础上开发出了软PLC系统，并模拟实现了软PLC的基本的输入输出功能。本文的软PLC系统由两部分组成：软PLC开发系统和软PLC模拟运行系统。
在软PLC开发系统中，由用户输入梯形图，按照梯形图编程原则查错并修改梯形图后，就可以将此梯形图转化为结构化C语言文件，并将此文件作为运行系统的输入。本文没有编制专门的软PLC编译程序，直接利用VC++编译器实现PLC程序的编译和模拟运行。
本文的模拟运行系统是根据PLC巡回扫描原理编制的。PLC程序在运行的每个周期内都是按照输入采样、执行用户程序、输出刷新三个阶段执行程序的。本文通过Windows提供的定时器实现巡回扫描，达到了预期逻辑控制的目的。
本文开发的软PLC系统是在基于SERCOS接口的开放式数控系统上实现开关量信号控制的一次尝试。随着开发人员知识经验的增加，软PLC的功能会逐渐完善。
Open numerical control system is the research hotspot of NC technology now. With the development of the performance of high speed, high efficiency, high precision and intelligence, more and more functions which makes the software carry out all of the NC functions and minimize the scale of hardware are demanding. Machine logic, the kernel of the whole motion control, is necessarily realized through software too, which accelerates the development of SoftPLC.
This paper designs the software and hardware platform of SoftPLC in the Open NC system based SERCOS interface, on the base of which SoftPLC system is developed. The SoftPLC system consists of two parts of contents, one is SoftPLC developing system, the other is SoftPLC running system simulator.
At the beginning of SoftPLC developing system, users work out the ladder diagram, then checked by SoftPLC developing system according the principle to find if there is some logic errors. If no error occurs, the ladder diagram can be transferred to C program which works as the input of the SoftPLC running system simulator. The special compiling program for PLC is not programmed in this paper, and the SoftPLC program is compiled by the compiler of VC++6. 0, then be executed.
The SoftPLC running system simulator in this paper is designed according the "Cycle Scan" work mode of PLC. In every working cycle, PLC go through three steps to run program, which include input sampling, executing users' s program and output refurbishing. This paper introduces the timer offered by windows to realize "Cycle Scan" and achieves.
The SoftPLC system introduced in this paper is only an attempt to realize logic control in the open NC system based SERCOS interface. With the increase of experience and knowledge of the programmer, the functions supplied by the SoftPLC system will become more complete and more powerful.
本文构建了基于SERCOS接口的开放式数控系统中软PLC的软硬件平台，在该平台的基础上开发出了软PLC系统，并模拟实现了软PLC的基本的输入输出功能。本文的软PLC系统由两部分组成：软PLC开发系统和软PLC模拟运行系统。
在软PLC开发系统中，由用户输入梯形图，按照梯形图编程原则查错并修改梯形图后，就可以将此梯形图转化为结构化C语言文件，并将此文件作为运行系统的输入。本文没有编制专门的软PLC编译程序，直接利用VC++编译器实现PLC程序的编译和模拟运行。
本文的模拟运行系统是根据PLC巡回扫描原理编制的。PLC程序在运行的每个周期内都是按照输入采样、执行用户程序、输出刷新三个阶段执行程序的。本文通过Windows提供的定时器实现巡回扫描，达到了预期逻辑控制的目的。
本文开发的软PLC系统是在基于SERCOS接口的开放式数控系统上实现开关量信号控制的一次尝试。随着开发人员知识经验的增加，软PLC的功能会逐渐完善。
Open numerical control system is the research hotspot of NC technology now. With the development of the performance of high speed, high efficiency, high precision and intelligence, more and more functions which makes the software carry out all of the NC functions and minimize the scale of hardware are demanding. Machine logic, the kernel of the whole motion control, is necessarily realized through software too, which accelerates the development of SoftPLC.
This paper designs the software and hardware platform of SoftPLC in the Open NC system based SERCOS interface, on the base of which SoftPLC system is developed. The SoftPLC system consists of two parts of contents, one is SoftPLC developing system, the other is SoftPLC running system simulator.
At the beginning of SoftPLC developing system, users work out the ladder diagram, then checked by SoftPLC developing system according the principle to find if there is some logic errors. If no error occurs, the ladder diagram can be transferred to C program which works as the input of the SoftPLC running system simulator. The special compiling program for PLC is not programmed in this paper, and the SoftPLC program is compiled by the compiler of VC++6. 0, then be executed.
The SoftPLC running system simulator in this paper is designed according the "Cycle Scan" work mode of PLC. In every working cycle, PLC go through three steps to run program, which include input sampling, executing users' s program and output refurbishing. This paper introduces the timer offered by windows to realize "Cycle Scan" and achieves.
The SoftPLC system introduced in this paper is only an attempt to realize logic control in the open NC system based SERCOS interface. With the increase of experience and knowledge of the programmer, the functions supplied by the SoftPLC system will become more complete and more powerful.
引文
1 李非文．机械制造．1998，(6)：14～16
2 戴晓华．基于软件重用技术的开放式数控系统研究与开发．浙江大学硕士论文．2002：4～6
3 Herrin, Golden E. Open architecture—who define it and who benefits? Manufacturing Engineering. 1998, 121(7): 86, 88～89
4 雷为民，乔建中，李本忍，滕弘飞．关于软件数控的一些基本构想．小型微型计算机系统．1999；20(2)：81-87
5 戴晓华，王文，王威，秦兴，陈子辰．开放式数控系统研究综述．组合机床与自动化加工技术．2000，(11)：5～7
6 游有鹏，董伟杰，张晓峰，王珉．开放式数控系统——新一代NC的主流．99中国国际机床展先进制造技术专稿．1999，(5)：37
7 史旭明，赵万生．开放式数控系统参考模型及实例．机械与电子．2000，(4)：41
8 卞立乾．关于新一代数控的思考．中国电子技术学会电控系统与装置专业委员会数控与机器人学组论文集，1995，(11)：1～10
9 韩权利，马宏伟，张斌，杨来侠．开放式数控系统．机械设计与制造工程．2001，30(1)：4
10 康存锋，陈卫福，黄旭东，范晋伟，王文超．基于PC的开放式数控系统，北京工业大学学报．2001，27(3)：375～377
11 戴晓华．基于软件重用技术的开放式数控系统研究与开发．浙江大学硕士学位论文．2002：7～9
12 刘爱林，肖跃加，韩明，黄树槐．基于WIN95／NT的开放式数控系统．机械与电子，1999(4)：32～34
13 SCOTT H. SERCOS interface standard[J].Gear Technol. 1996, 13(1): 29～32
14 付应红，李晓帆，项进解．软PLC(SoftPLC)技术、产品及控制方案探讨．微计算机信息．2000，16(5)：27～29
15 崔亚军．PLC梯形图自动编程语言与系统，机床电器，1995，(1)：27～30
15 魏志精，燕存正．可编程控制器应用技术．电子工业出版社，1995
16 常斗南，李全利，张学武．可编程控制器原理、应用、实验．机械工业出版社，1998
17 王兆义．可编程控制器教程．机械工业出版社．1993
18 缪谦．可编程控制器(PLC)使用经验谈．微计算机信息．2000，16(3)：63～64
19 柳梁．可编程控制器(PLC)入门(一)PLC及其硬件组成．计算机时代．1996，(5)：33～34
20 钟约先，林享．机械系统计算机控制．清华大学出版社．2001：57～58
21 周斌．可编程控制器的昨天、今天和明天(二)——94(北京)国际PLC展览会综述．机床电器．1995，(2)：2～7
22 冉蜀阳．PLC通用控制编程的IEC1131．机床电器．1994，(3)：21
23 梁清．切纸生产线PLC自动控制系统．PLC&FA．2001，(9)：39～41
24 胡德森．PLC发展动向．工艺与装备．1997，146(6)：18～19
25 林海波．PLC编程技术探讨．长春工程学院学报(自然科学版)．2001，2(3)：70～72
26 OMRON. SYSMAC—C40P programmable controller USER' S MANUAL.
27 方可燕，张双民，徐振明．Visual C++6.0实战与精通．清华大学出版社，2000
28 Specification SERCOS Interface. Interests Group SERCOS e.V. 2001
29 SoftSERCANS—SERCOS interface Master-Connection for PC Based Control Systems. Rexroth Indramat GmbH, 2001
30 Lutz. P, Rogers. G. SoftSERCANS and SERCOS interface Competency Centers, ISW, University of Stuttgart, 2000
31 Hibbard, Scott C. Open Drive Interfaces for Advanced Machining Concepts. Indramat Division of the Rexroth Corporation. 1994
32 D' Aguila, Dan. Motion' s Digital Future. Motion Control. 2001, (6)
33 Mahito Ando. Thriving in the Age of IT. Motion Control. 2000, (4)
34 George Ellis. Comparison of Drive and Controlled Architecture: SERCOS and Analog, present at PCIM. 1998
36 Ronald Larsen. SERCOS interface~(TM)----International Standard Bus for Motion Control, SERCOS N.A, January 2002
37 LA Beradinis. SERCOS Lights the Way for Digital Drives, Machine Design, 1994, (8)
38 陈卫福，杨建武．开放式运动数字控制结构及SERCOS接口应用技术，2003
39 SERCOS Input/Output Unit REC002.2. Rexroth Indramat, 2000
40 SERCOS I/O Unit REC002.2. Rexroth Indramat, 2000
41 王永章，杜君文，程国全．数控技术．高等教育出版社，2001
42 Jeff Prosise.MFC Windows程序设计．北京博彦科技发展有限责任公司．2．清华大学出版社，2001
43 候俊杰．深入浅出MFC.2.华中科技大学出版社，2001
44 OSACA HANDBOOK,.2002
45 TRILOGI Programmer' s Reference, 2001
46 MT—CNC CNC—SPS Gateway Reference Manual. Indramat
47 蒋立源，康慕宁．编译原理．2．西北工业大学出版社，2001
48 David J. Kruglinski. Visual C++技术内幕．潘爱民，王国印．清华大学出版社，1999
49 潘子杰．基于开放式数控系统的软PLC的研究与开发．北京工业大学硕士论文，2002：50～58
50 李霞．基于SERCOS接口的开放式数控系统的研究．北京工业大学硕士论文，2002：11～17
51 黄国瑜，叶乃菁．数据结构(C语言版)．清华大学出版社，2001
52 http://www.plc.com
53 Jim Beveridge,Robert Wiener.Win32多线程程序设计．候捷．华中科技大学出版社，2002
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40 SERCOS I/O Unit REC002.2. Rexroth Indramat, 2000
41 王永章，杜君文，程国全．数控技术．高等教育出版社，2001
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50 李霞．基于SERCOS接口的开放式数控系统的研究．北京工业大学硕士论文，2002：11～17
51 黄国瑜，叶乃菁．数据结构(C语言版)．清华大学出版社，2001
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