基于PC和软PLC的数控转塔冲床的控制系统的研究

4 基于TwinCAT的软PLC系统结构和技术实现

　　4.1 软PLC系统结构

　　软PLC基于PC，通过软件方法实现传统PLC的计算、控制、存储以及编程等功能，通过I／O模块以及现场总线等物理设备完成现场数据的采集以及信号的输出，它简化了工厂的自动化的体系结构，把控制、通信、HMI以及各种特定的应用全部合为一体，运用于同一个硬件平台上，降低了经济成本，减少了资源浪费，实现了工控领域长期渴望的量身定制，组态简便，迅速到位的需求。软PLC系统通常由开发系统和运行系统两部分组成。如图5所示。

图5软PLC系统结构图

　　 编程系统主要用于PLC应用程序的开发。运行系统负责整个系统的管理和对应用程序的执行，两者都为同一IPC内，两者之间通过DLL文件进行通信。

　　4.2 软PLC的技术实现

　　 本系统中软PLC的实现通过BECKHOFF提供的专用软件TwinCAT，使Pc用作可编程控制器，其编程工具符合IEC 6113l一3标准，可连接所有的公共现场总线和用于I／O信号的Pc卡，带用户接口的数据通讯和使用微软开放式标准程序(OPC，OCX，DLL)；若对控制器的可靠性和控制性能要求较高时，可选择插槽式PIg；，提高实时控制性能，因为其拥有自己的操作系统，有可靠的数据存储和准确的重新启动功能。本系统中采用软件式PLC，即TwinCAT PLC。

　　 4.3 TwinCAT PLC的使用

　　TwinCAT PLC作为一种纯粹的软PLC．允许在一个PC机上同时运行4个虚拟“PLC CPU”，每个可最多运行4个用户任务。TwinCAT PLC以顺序扫描用户程序的运行方式，周期性地循环工作。在一个循环周期内，分成输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段。和其他PLC有所不同，TwinCAT PLC在输入采样阶段，并不是依次地读入所有输入状态和数据．而是选择性地读取。可以将TwinCATPLC的输入点看成一个串点序列．每个串点或某个串点列都匹配一个判断条件，一旦条件不满足，将跳开对应的输入端点，在该周期内不执行对这些输入端点的读取。这是TwinCAT PLC自身的一个特点，可以使得PLC有着更快的执行效率。

　　 PLC程序可使用一种或多种语言编程。符合IEC61131—3标准：IL(指令表)，LD(梯形图)，FBD／CFC(功能块图)．SFC(顺序功能图)，ST(结构化文本)。如图6所示为数控转塔冲床的PLC编程环境，该界面被分为三个部分：对象列表、变量声明和程序表示。人机界面上的操作，经过I／O模块进行通信，传送到PLC中，从而改变其中定义的变量值，这些变量都与I／O通道中的端子建有逻辑一物理连接，以此来执行用户所要求的操作。

5 结束语

　　基于PC的数控转塔冲床的控制系统，将Pc与软PLC相结合，通过内置软PLC实现机床与人机界面的交互。可以将控制、通信、人机界面以及各种可扩展的应用程序集中到一个多功能集成化的硬件平台上，从而大大简化了工业自动化的控制结构，对于迅猛发展的工业现代化进程有着重要的意义。