基于PC和软PLC的数控转塔冲床的控制系统的研究

2 数控系统的设计

　　 控制系统分为两部分：硬件部分和软件部分。控制系统硬件部分主要包括IPC，总线系统，伺服系统和端子系统等，通过采用EtherCAT以太网现场总线技术，工控机与EtherCAT总线连接．实现IPC与伺服系统和端子系统的通信，进而控制伺服驱动器来驱动伺服电动机完成相应动作。端子系统连接外部传感器和执行开关等，来完成信息的传输与反馈。其组成结构如图2所示。工控机采用BECKHOFF提供的C6150，配备PC控制面板，EtherCAT总线耦合器选用EKlll0，由机床的结构示意图可以知道，该数控转塔冲床有4根轴，故需配备4个伺服驱动器，根据分析，选用BECKHOFF的AX2010和AX2020两种规格的伺服驱动器。端子模块选用ELl008—8通道数字量输入端子模块，EL2008--8通道数字量输出端子模块。输入、输出端子模块的个数根据连接外部的传感器和执行器的数目来确定。

图2控制系统的硬件组成示意图 

　　控制系统软件部分是实现控制系统功能的核心部分，主要包括人机界面(HMI)程序、TwinCAT平台、软PLC、组态软件、上位机程序和操作系统。TwinCAT是软PLC和组态软件的运行平台，是软件部分的基础。上位机程序基于TwinCAT平台上，负责实现用户操作命令和TwinCAT控制功能的通信与交互。IPC上采用的是Windows XP操作系统，简便友好，符合用户的需求。

图3 HMI功能结构图

图3 HMI功能结构图图3 HMI功能结构图图3 HM　　 在经过一段时间的开发后，设计了如图4所示的人机界面，简洁易操作，符合HMI设计原则。同时根据生产需求，需要进行图形模拟和实时监控，图4中根据给出的G代码，能够在板材上模拟冲孔的过程，同时也可以直接生成冲孔完成后的示意图。

3 人机界面设计

　　人机界面或称人机交互(human computer interaction，HMI)是系统与用户之间进行信息交互的媒介。随着信息技术的高速发展，HMI在工业控制中取得了广泛的应用，接下来所要做的是设计有效便捷舒适的HMI来完成工业生产的要求。

　　编程语言采用C#，在Visual Studio．NET 2008上编写绘制HMI，在HMI设计过程中，考虑到绝大多数用户对于标准Windows系统较为熟悉，因此尽量采用兼容标准Windows界面的特征。同时根据生产实际的要求进行分析，确定HMI的功能结构，如图3所示。