构建PMAC数控系统的关键技术和实现方法

0 引言

　　PMAC(Programable Multi-axes Controller)是美国Delta Tau公司生产的多轴运动控制器，采用高速度的DSP56000系列数字信号处理器，提供全新高性能技术驱动各种类型伺服电机，满足用户在运动控制各个领域的需要Ⅲ。PMAC优异的轨迹跟踪能力和开放特性，是开发高性能数控系统的理想产品。PMAC具有多种接口类型以适应不同的系统构架方式，女flISA和PCI接口类型可构建“PC+PMAC”数控系统、PCI04接口类型可构建嵌入式数控系统。PMAC也能够独立构成数控系统产品，并且可以通过RS232、RS485或USB接口与计算机进行通讯。在开发PMAC数控系统中，掌握PMAC的关键使用技术是有效构建数控系统的重要环节。作者在北京理工大学的“PRS．XY型混联机床”项目研制中，采用了“PC+TurboPMAC”模式成功地开发了开放式数控系统。通过深入研究和实际应用，总结了PMAC的部分关键技术的实际应用方法，本文就有关PLC编程、代码转换以及数控程序跟踪技术和实现途径进行描述。

1 PLC编程技术

　　常规PLC(Programable Logic Controller)的基本工作方式是周期循环扫描，分为3个步骤：集中输入采样、程序运行和集中输出刷新。集中输入和输出方式是PLC的重要特征之一，程序在运行过程中通过输入和输出映象寄存器访问I／O端口，而不直接访问物理端口，这样可有效避免控制程序的逻辑混乱。PLC程序一般可通过语句程序和梯形图程序编制，而后者由于与电气图有一定的相似性，逻辑清晰直观、容易理解，在实际工程中得到了普遍应用。

　　PMAC内嵌了PLC功能，以支持数控系统的逻辑处理和I／O控制，并且具有一般PLC的运行特征，即循环运行方式，但通常是通过语句程序实现的，而且没有明确的集中处理约束，因此在进行复杂PLC程序设计时应借鉴常规PLC的设计方法和原则，才能保证程序逻辑的准确性。

　　要实现PLC的集中输入输出特性，首先要保证I／O语句在程序中的位置，即首先将输入端口的状态数据读入映象寄存器中，使运行程序只检测该寄存器的状态，将输出结果存放在输出映象寄存器中，最后将输出映象寄存器的内容映射到实际物理端口。在配置了ACC一34A端子板的PMAC系统中，程序格式如下：

　　(1)数据定义

　　上述定义中，M1000和M1002分别对应输入和输出端口物理地址，由PMAC系统即时刷新端口状态；M1001和M1003为对应的映象变量，并指向PMAC固定存储器，以便在上电或复位时自动清零。把缓冲器字节分解成位，并由M变量直接进行位操作，方便了对端口各位的独立操作。

　　(2)PLC程序 

　　上述程序格式完全符合了PLC的基本工作方式，用户程序只需对M1001和M1003映象变量或分解后的M变量操作，不要直接访问M1000币IIMl002。

　　梯形图是编制PLC程序的有效方法，将其引入PMAC的PLC程序设计中，代替直接使用编程语句的设计方法，在很大程度上降低了PLC程序设计难度。为描述该设计方法，以图1所示典型的电机正反转控制电路为例进行说明。

图1电机正反转控制电路 

　　在PMAC数控系统中，将按钮SBl、SB2、SB3和热继电器KR的常开触点接在端子板的输入端，将KMl和KM2接触器线圈接在输出端，则其控制逻辑可表达为图2所示的梯形图。

图2电机正反转控制梯形图

　　图2中的M变量分别对应按钮在PMAC中的输入位和输出位，因此M具有逻辑变量特性，即只能取值0或1。容易根据梯形图写出由布尔逻辑表达的PMAC程序语句；

　　M900=(M800^1)＆(M801IM900)＆(M901^1)＆(M803^1)；，

　　M901=(M800^1)＆(M8021M90 1)＆(M900^1)＆(M803^1)；

　　语句中的“I”是“位或”操作符，表示节点并联；“&”是“位与”操作符，表示节点串联；PMAC中没有“位反”指令，但可使用“异或”操作符“^’’表示梯形图中的常闭节点，即有：

　　M按位取反=M^1_M常闭节点

　　显然，采用梯形图设计使逻辑关系清晰明了，尤其对于复杂的逻辑程序设计，采用布尔逻辑表达式避免了因大量使用if...Else...Endlf条件语句而造成的逻辑混乱，而且程序语句运算简单，有利于加快程序的执行速度。