嵌入式精密内圆磨削数控系统集成PLC控制研究

　　2.1 软件总体框架

　　嵌入式精密内圆磨削集成PLC软件设计由三大部分组成：人机交互界面软件设计、MODBUS协议软件设计和PLC控制软件设计。人机交互界面软件独立于数控系统软件体系，其通过向嵌入式数控系统发送命令帧实现对加工过程的控制，同时接收数控系统的反馈命令帧用于监测加工过程状态。PLC程序是实现机床开关量控制的主体，它被封装为一个软件构件由嵌入式操作系统周期性循环调用执行。MODBUS协议是连接人机交互界面与嵌入式数控系统的纽带，为它们提供通信规则，建立访问机制。系统软件总体框架如图3所示。

图3 系统软件总体框架

　　2.2 人机交互界面软件设计

　　人机交互界面软件采用组态软件ADP6.0进行开发，基于功能划分的自顶向下开发流程如图4所示。

图4人机交互界面设计流程

　　首先对精密内圆磨床的加工过程进行功能模块化分解，将每个功能模块对应成一个触摸屏加工页面(机床状态调整页面、砂轮修整页面、加工参数设置页面、自动加工页面)；其次，对各功能模块页面进行过程控制需求分析，确定所需的控制量；然后，将各控制页面所需的控制量转换为触摸屏的控制元件实体，并对控制元件进行地址编码和空间布局；最后，对设计完成的界面软件进行整体编译和离线模拟，并将模拟成功的软件进行在线联机调试。精密内圆磨削数控系统的人机交互界面如图5所示。

图5嵌入式精密内吲屠削人机界面

　　2.3 MODBUS协议软件开发

　　MODBUS协议支持ASCII码和二进制格式(RTU)两种数据的传输，本系统采用ASCII码格式传输，其帧格式如表1所示。本系统中触摸屏设为协议主站，ARM为从站。主站定时对从站发送请求信息帧，包括请求数据的写入和读取，从站在接收到主站的请求信息帧后对数据帧进行译码解释，并校验正误，对正确的请求数据帧进行组帧回应而对有误的请求数据帧进行出错处理，其通信流程如图6所示。ARM对触摸屏发送来的信息采用中断接收方式，从而减轻了ARM处理器的负担，保证了加工的平稳性和实时性。编程设置UART工作在FIFO工作模式下，为防止频繁的中断对加工过程造成影响，可设串口中断触发水平为16个字节。