嵌入式精密内圆磨削数控系统集成PLC控制研究

　　本系统PLC程序主要完成人机交互界面与机床开关量之间的信息交互及开关量运算，其逻辑结构如图7所示。

图7 PLC逻辑结构

　　在数控系统内存中开辟六个寄存器缓冲区：B寄存器用于保存PLC系统与人机交互界面通信的开关量信号；W寄存器用于保存PLC系统与人机交互界面通信的字符型数据；G寄存器用于保存人机交互界面传送到数控系统的加工G代码；R寄存器用于保存PLC系统与数控系统之间的交互信息；O寄存器用于保存PLC系统输出到机床的开关量信号；I寄存器用于保存机床输入到PLC系统的开关量信号。

　　人机交互界面上的元件分为两种：位地址元件和字节地址元件，位地址元件编址范围为1—1024，字节地址编址范围为40001—41024，两种元件采用顺序编址且不能重复，字节地址元件如果采用双字节方式则应该隔位编址。位地址和字节地址分别对应到数控系统的B寄存器和W寄存器，其地址映射关系如图8所示。

图8地址映射

　　根据开关量信号控制对实时性要求的不同，整个PLC控制软件被分为两个通道plcl和ple2。plel的循环执行周期为16ms称为快速通道，主要用于实时性要求高的开关量信号处理；ple2的循环执行周期为32ms称为慢速通道，主要用于实时性要求低的开关量信号处理，且plel的通道优先级高于ple2。整个PLC控制的执行过程如图9所示。

3 实验系统调试

　　系统调试分为三部分：人机交互界面软件调试、通信协议程序调试和PLC软件程序调试。首先基于组态软件对开发的人机交互界面程序进行编译，排除语法和元件地址配置错误，采用离线模拟的方式对软元件功能进行测试；接着采用串口助手手动发送和接受命令帧的方式对通信协议程序进行调试；最后连接触摸屏、数控装置及PLC接口板进行PLC软件程序的整体联调。实验结果表明此集成PLC控制系统对机床高实时性开关量控制响应速度在20ms以内，且能优先处理实时性要求高的动作，人机交互友好，能有效防止误操作。实验调试系统如图10所示。

4 结束语

　　嵌入式精密内圆磨削数控系统集成PLC系统采用开放式数控系统设计思想，成本低，运行稳定可靠，实时性高，提高了人机交互性能，满足了精密磨削加工的要求。