数控系统软plc模块研究与开发

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1、机械设计与制造第2期．．1：138MachineryDesign&Manufacture2011年2月文章编号：1001数—3控99．7与r(2自011动．)0化2一Ov138—03数控系统软PLC模块的研究与开发术白江王宇晗金永乔(上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室，上海200240)ResearchanddevelopmentofsoftPLCmoduleinCNCsystemBAIJiang，WANGYu—han，JINYong-qiao(TheStatekeyLaboratoryofMechanicalSystemandV

2、ibration，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，China)【摘要】开关量控制是数控系统控制功能的重要组成部分，采用软PLC技术实现数控系统的开关量控制符合开放式软件数控的要求，具有良好的开放性和强大的控制能力。设计了基于Windows+RTX实时操作系统的软PLC整体结构，采用模块化设计和多线程技术对软PLC运行系统进行了具体实现，并针对软PLC运行系统的可靠性和实时性给出了测试结论。关键词：数控系统；软PLC；RTX【Abstract】Logiccontrolofmachinet

3、oolisanimportantpartofCNCsystem，itchoosesofPLCtech—nologytocompletethelogiccontrolofmachinetoo1．TheframeworkofsoftPLCbasedonWindows+RTXrealtimeo19eratingsystemisdesigned．ThentherunsystemofsPLCisrealizedusingmodular如sandm—tithreadingtechnology，MoreOVer，thereliabilityandre

4、altimeistestedandanalyzed．Keywords：CNC；SoftPLC；RTX中图分类号：TH16，TP273文献标识码：A1引言有效地帮助开发人员进行实时程序的开发[41。由此可见，我们采用Windows+RTX作为开发平台，可以充开关量控制是构成数控系统控制功能的重要部分，主要负责分利用RTX提供的API函数、IPC以及定时器等各种优异性能对机床IO和操作面板等进行逻辑控制。目前数控系统中对开关量实现软PLC模块的开发，并通过与CNC系统的通信与同步实现控制的实现方式主要有三种0J：独立硬件PLC、内嵌PLC和

5、软PLC。对机床开关量的逻辑控制。独立型PLC采用通用的硬件PLC完成机床的开关量控制，具有稳2_2软PLC的结构定I生好、可靠性高以及技术成熟等方面的优。内嵌型PLC则将开设计的软PLC系统由开发系统和运行系统两部分组成，如关量控制的功能在数控系统内部实现，与数控系统集成在一起，图1所示。PLC与数控系统在内部实现数据交换，简单可靠。但是，独立型PLC(开始)和内嵌型PLC也存在自身的钱，结构封闭开放性差。工。．在Windows+RTX实时操作平台上开发用于开放式数控系l等待被唤醒}．=二匕．统的软PLC系统，并基于RTX实时扩展平台

6、对软PLC运行系统J．l从读代取码存储区f发系统置。j源代主码．JIJlJ一条指令l的技术细节进行了进行具体的分析和设计。i二：生il编目译标模代块码}l卤1仿真T模块l对指令进行分析2软PLC的总体设计2．1软件平台的选择根据分析结果、调取对应执行函数处理选择WindowsXP+RTX实时扩展作为软PIC的开发平台。Windows是被广泛应用的商用操作系统，具有良好的开放性和丰：!富的软件资源。但是目前的Windows操作系统都非“硬实时”系曩厂．蓠堡壁堡垦．卜_]冈统，无法满足软PLC实时性的要求。同数控系统一样，软PLC具有很强的

7、实时性，特别是对于限位和刀库等开关量信号的控制。数据存储区陲=J_一RTX同时提供了进程间通信(InterprocessCommunication，图1软PLC的结构框图图2任务执行模块流程图Fig．1FrameworkofsoftPLCFig．2WorkflowofTaskIPC)对象，主要有四种：事件(Event)、互斥体(Mutex)，信号量(Semaphore)和共享内存(SharedMemoryo通过IPC我们就可以开发系统运行于Win32环境中，独立于运行系统存在，主要实现实时与非实时进程间，以及实时进程问的通信与同步。RT

8、X功能是提供一个界面友好的开发软件，用来完成PLC源程序的也提供了高分辨率的时钟和定时器，以及中断管理。这些可以更编辑、检错、编译以及仿真。开发系统最终产生一份满足控制要求★来稿日期：2010—04—02★