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1、经济型数控系统中的可编程逻辑控制hanjuan导语：介绍了一种在经济型数控系统中实现可编程逻辑控制的方法摘要：介绍了一种在经济型数控系统中实现可编程逻辑控制的方法，通过采用主一从式构造的双单片机控制系统，在实现对逻辑变量扫描控制的同时，保证了时机床坐标准确的数字控制。文中阐述了系统的工作原理、硬件组成和软件设计思想。关键词：可编程逻辑控制；数控系统；扫描控制ProgrammablelogiccontrolineconomicalnumericalcontrolsystemAbstract：Thispaperpresentsamethodforprogrammablelogiccontrolin
2、economicalnumericalcontrolsystemBymeansofplicationofdoublesinglechipmicroprocessorcontrolsystemwithmasterslaveconstructionnotonlyscanningcontroltoswitchingvariableisachievedbutalsoaccuratenumericalcontrolformachinetoolscoordinateisensuredTheprincipleofoperation，hardwarecompositionmadthinkingofsoftwa
3、redesignforthesystemaredescribedKegwords：programmablelogiccontrol；numericalcontrolsystem；scanningcontrol机床数控系统一般用于完成运动轨迹控制和开关量的逻辑控制。目前，国内的经济型数控系统大都侧重于运动轨迹的控制。对于开关量点数较多，十分是要求逻辑和顺序控制的场台如专用数控机床、组合机床等，通常采用二级控制构造，既用一台微机控制系统完成运动轨迹的控制，同时作为操纵平台。而机床开关量I0的逻辑控制用一个独立的可编程逻辑控制器PLC实现。在这种控制方式下，由于需要在数控系统和PLC之间做大量的软件
4、和硬件开发工作，并且对两套系统分别编程，用户常感到使用不便。基于上述情况，本文介绍了一种在经济型数控系统中实现对开关量逻辑和顺序控制的方法，阐述了系统工作原理和硬、软件设计思想。2工作原理为了对可编程逻辑和坐标位置施行混合控制，系统设计主要从以下几个方面来考虑：1应具备PLC系统对各种开关量顺序控制的特性和NC系统对执行元件数字控制特性。2怎样协调两个控制模块的同步控制问题。3解决两类控制指令的混合编程问题。在本文介绍的机床数控系统中，运动轨迹控制和可编程逻辑控制分别由两个独立的模块完成。PLC模块作为数控系统的主控模块，用于完成系统的治理和开关量的逻辑控制。运动控制MNC模块作为辅助控制模块
5、，用于完成步进电机的两坐标联动控制。系统为双单片机并行工作的主一从式控制构造。采用双CPU构造的目的在于，使MNC模块有充裕的时间完成轨迹控制和坐标显示治理等工作。PLC主控模块与MNC辅助控制模块通过串行通讯协调控制。系统采用连续扫描方式工作，按照以下步骤完成控制任务：1将机床开关量输入信号状态送人内部映像存放器；2按用户程序存放顺序，逐条解释和执行指令，产生相应的控制信号去控制有关电路，完成数据的存取、传送和处理工作，并根据运算结果更新有关存放器的内容。在运动控制条件成立的情况下，调用发送子程序，将指令传送绐MNC模块，并设置相应标志。当MNc模块完成规定的控制任务后，那么通过串行口回发状
6、态标志，更改内部存放器的状态。3将输出映像存放器的内容送给接口电路，去控制外部负载。由硬件WDT电路和单片机内部定时器T2实现的软件WDT共同组成程序运行监视系统，以保证扫描控制的正常进展。3系统构造系统构造框图如图1所示。它由8032单片机、存储器、键盘及接口电路、掉电保护电路、开关量IO接口电路、WDT电路和MNC控制电路组成。8032单片机和MNC控制模块中的8031单片机的系统时钟均由外部公共晶体振荡器提供，使二者的工作具有一致性，为双机之间进展高速数据传送提供了可靠的物理保证。系统软件存放在一片27512中，用户程序和数据存放在两片6264静态RAM中其中一片带掉电保护电路和备用电池
7、。52个编辑键和7个工作方式选择键由一片8279来治理，P1口用来对4个方向键和启动键、暂停键的状态进展检测。考虑到经济型数控系统的控制对象主要是单台设备，开关量IO的根本配置为32路输入和32路输出，接口电路由3片8255组成。由555振荡器和74LS393组成硬件WDT电路。MNC控制模块可以根据给定的控制指令，完成对两个坐标的步进电机运动控制。它以光删传感器作为检测元件，工作台实际位移量为反应信号，采用数字调节器进展闭环控制1。该模块带有一个8位米字型LED显示器，用于程序编制和加工经过中的数据显示。b4软件设计41内部继电器的安排/b输入输出继电器状态、中间继电器状态和PLC控制指令中
8、标志、指针均安排在8032单片机的内部RAM中，最大限度地利用其位寻址区。继电器状态的存放，采用逐位对应的方法，一个字节对应存放8点的状态，对于定时器、计数器和移位存放器，除本身有对应的内部继电器外，还占有字节工作单元和标志状态存放器。1定时器计数器定时器计数器均为l6位，占用两个工作单元，每一个定时器计数器都有信号状态位和三个标志位：定时器计数器标志、定时器启动标志和定时到标志，均安排在定时器计数器标志存放器中。定时器计数器所需的1ms内部定时脉冲由8032内部定时器T0产生。2移位存放器移位存放器每8个点一组，共有8组，每一组移位存放器对应一个CP状态标志位，用以保存上一个扫描周期的输入时
9、钟状态。当两组或者两组以上移位存放器联用时，由移位存放器的起始继电器标号决定CP状态的存放位置。3微分器为了对相邻两个扫描周期的输入状态进展判别，每一个微分继电器除有一个输出状态位外，还有一个输入状态标志位，用以保存上一个扫描周期输入信号的状态。42输入状态的判别区分开关量状态的变化，对PLC的控制非常重要。在计数、信号边沿微分和移位经过中，需要根据开关量的时序变化情况来决定程序执行方式。除下降沿微分指令外，上述其它几种情况都要求在输入信号的图1控制系统构造框图上升沿工作。所以，对于计数、微分和移位操纵，上一个扫描周期的时钟状态被保存在一个专用存放器中，并和该继电器编号相对应。根据相郐两次扫描
10、周期CP状态的变化决定是否执行指令规定的功能。43数控指令的转化混合编程是本设计的一个重要特点。PLC有其自己的编程语言，常采用梯形图编程，语句表输入的方式。而数控系统也有其自身的编程语言，广泛采用的是ISO制定的标准代码，考虑到人们对两类系统的使用习惯，在对缩程指令处理时，把数控语言作为PLC指令系统的一个子集，每一种数控指令可用一个专用图形符号表示，ISO标准代码的指令助记符嵌入到PLC指令助记符中一同输入sup2/sup。44数据通讯方式数据通讯方式是协调逻辑控制与轨迹控制的关键。双向数据通讯通过两个硬件模块中单片机的串行口完成。串行口工作方式为形式3，均采用查询式发送、中断式接收的工作
11、形式。在软件设计上，PLC模块把通讯口作为一个开关量输入输出口对待，在通讯标志存放器中有相应的通讯标志与之对应。当需要执行数控指令时，调用发送子程序完成控制数据的传送。数控指令的通讯数据格式为：工作方式控制字决定该指令在什么方式下执行，如编辑、自动、空运行、回零、手动方式等。指令特征字是该指令的代码，决定步进电机运动的形式。控制参数那么是该指令的运动坐标值和运动速度。对于不同的控制指令，其参数可以缺省。如直线插补指令，那么要求跟XZ向绝对或者相对坐标值和速度；而快速返回原点指令，无需任何参数。累加和检验码是提供应接收方的检验根据，据此来判定是否出现接收错误。45软件构造PLC主控模块系统软件由
12、监控程序、编辑与编译程序、开关量逻辑控制程序、指令模块程序、中断程序和数据传送程序等组成。1监控程序监控程序实现对系统的操纵治理，包括系统初始化和接收来自键盘的操纵命令，并加以执行；检测系统面板上的局部开关和按键，置以对应标志；调度系统的各应用程序模块。2编辑与编译程序编辑程序使用户可以对加工程序进展输入、编辑和修改。编译程序将以文字符号形式输入的用户程序转换成机器代码，且在汇编经过中对输入语句的正确性加以判定并给出提示。3开关量逻辑控制程序进入自动运行状态后，CPU反复查询有无工作启动按钮的输入信号。当有启动输入信号，系统才执行开关量逻辑控制功能。对用户程序的执行以扫描方式进展，每个扫描周期
13、分为输入采样或者处理、逻辑关系处理和输出刷新或者处理三个阶段。逻辑处理最终结果在完毕标志END出现时才送至输出锁存器。只要没有停顿工作的信号输入，程序又转向输入扫描并循环往复。开关量逻辑控制程序框图如图2所示。5完毕语采用混合控制形式，通过主一从式构造的双单片机控制系统，在实现对逻辑变量扫描控制的同时，保证了对机床坐标准确的数字控制。该方法成功地应用于PCNC一1经济型数控系统，并在消费理论中得到应用，在柴油机体工艺定位孔加工和活塞油环槽底面油孔加工经过中获得了良好效果，比原消费工艺进步了加工精度和工作效率。参考文献1王文熙、王玉林等经济型散控机床控制技术机床19939：34362王文熙单片机散控中的可编程逻辑控制机电工程，20001:2729作者简介：膝勤1962一，男黑龙江佳木斯人，台肥工业大学翻教授，在职博士生。0