在机床数控体系中，电气设备的操控占有重要的位置。现在，一般选用可编程操控器（PLC）进行机床电气操控。PLC可靠性高，运用便利，关于杂乱的，操控点数较多的运用场合，能够在PLC根本单元外加上一定数意图扩展单元，完结杂乱的电气操控功用。在数控机床上。假如选用PLC进行电气操控，必需在PLC与NC 间树立电气联络，不然，NC程序中的MST指令反映不到PLC中，PLC也就不或许做出相应的动作。现在市场上出售的PLC一般都具有通讯功用，能够运用这种功用在PLC与NC之间树立联络。因为PLC的通讯办法为串行通讯，通讯速度比较低，关于数控机床的某些实时性要求很强的信号如急停，超程等。就难以担任一必需采纳其它办法满意这些特殊需求，但这又添加了体系的杂乱程度。为了进步速度，下降戚本。在数控体系中t能够选用开关量I/O板加外接继电器，配台主机的软件对电气开关进行操控。但此计划周NC主机要直接参与电气操控逻辑的运算进程。占用了主机的部分工作时刻，添加了软件的杂乱程度。更重要的是。把过多的功用会集到主机使主机-产生毛病的危险加大 出于对实时性和可靠性的考虑。作者在研发五轴联动数控体系的进程中。规划了一种嵌入式PLC.在确保实时性的一起。使毛病危险相对涣散。
1 嵌入式PLC的硬件结构
咱们研发的五轴联动数控体系是一种依据工业PC 的多CPU 散布式敞开化数控体系。做为其间的一部分，嵌入式PLC的规划也必需遵从敞开化的准则。其硬件是模块化的。依照标准的工控机插卡进行规划。现在，工控机的底板总线有两类：ISA总线和PCI总线。ISA总线的数据转输速率比PCI总线要低得多。但已完全能够满意一般工业操控的需求，并且ISA 总线对工控机扩展卡的要求比PCI要宽松。 从已有的工业运用经验看。可靠性也比较高。因而咱们仍挑选ISA总线做为嵌入式PLC规划的根底。
嵌入式PLC的组成参图1
嵌入式PLC的CPU 选用Intel16 位单片机80C196。其一起的寄存器一累加器结构以及三操作数指令能够大大削减程序中数据传送类指令的数目，进步程序运转的功率 图1中双口存储器用于PLC与数控体系主机之间交流信息，数控体系运转进程中.PLC在不斯地进行电气操控逻辑运算的一起。也周期性地改写双口RAM 中的内容，把电气开关状况.PLC运转状况等反映到双口RAM中。有一部分面板按键如循环发动，进给坚持。手动等用于NC操作，不能按一般的I/O点处理。嵌入式PLC辨认按键操作并在双口RAM 中保护一个循环队刊记载这些按键操作。另一方面，NC 软件依据加工程序中的M、S和T指夸修正双口RAM 中特定的数据，PLC周期性地读取这些数据，并据此操控电气设备的通断。关于实时性要求很高的信号，PLC可在更新双口RAM 内容后，经过ISA总线向NC宣布中止。
这儿运用双口RAM 完结NC与嵌入式PLC之间的信息交流，与选用并行口的计划比较。该办法简练明了，无需杂乱的通讯协议，NC能够随时了解外部设备开关状况而不需额定耗费时刻。功率高于其它完结办法。
图1中包含一片的静态RAM 芯片6264，用后备电池供电-首要用于存储PLC梯形图程序。在NC中对电气操控逻辑进行编程，编译后经双口RAM 存入6264中。PLC运转这部分程序。完结电气操控。
2 软件规划
嵌入式PLC软件规划有两部分内容，一个是工控PC机中相关程序规划，另一个是嵌入式PLC 本身所带监控程序规划。前者的首要功用模块参图2。
梯形图编程模块为用户供给便利的PLC电气操控逻辑编程手法，其生成成果为梯形图文件。梯形图文件仅存储I/0点之间的逻辑关系，其格局与嵌入式PLC所用CPU类型无关，以进步编程模块的习惯性及可重用性。梯形图编译模块则用于把该文件转化为一系列的80C196机器指令，并加上一些必要的附加指令，产生BIN文件，即机器码文件。此部分应当考虑到PLC中I/O点的资源散布状况，使最终生成的BIN 文件的指令与实践I/O 资源协调一致。通讯模块用于把BIN文件传输到双口 RAM 中，再由PLC监控程序把它转储到6264中。此部分供给用户开发接口，以便用户自行操控BIN文件的传输，为用户供给对PLC进行现场编程的功用。监控模块供给用户I/O 点监督与设置、PLC运转状况/编程状况设置等功用，便利用户现场调试。别的，为了运用户能够在自主开发的运用程序中对嵌入式PLC进行有用的监控，此部分也供给敞开的用户接口。
嵌入式PLC的监控程序首要完结以下功用：6264中逻辑处理程序（即由工控机传来的BIN文件）及运转状况的有用性查验，I/O 点及双口RAM 映射区域的周期性改写，运转毛病监铡，面板按键的检测等。当6264中已存有有用的BIN文件，且已设置好有用的运转标志时，发动运转6264中的逻辑处理程序。别的在运转期问。运用Watch Dog对运转是否正常加以监督。避免并处理比如运转6264中程序时产生超时错，6264中的逻辑处理程序犯错等异常状况此体系规划的长处总结如下：
（1）选用插卡式规划，NC与PLC之间无剩余导线衔接，可靠性高，实时性有确保。
（2）运用双口RAM 进行信息交流。速度快，线路简练。
（3）嵌入到工拉机体系中。开发、调试、运用和保护便利。便于与用户的软硬件组台成更杂乱的体系。
3 在数控体系中运用嵌入式PLC
如前所述。数控机床的电气操控能够选用三类办法。即：外装式PLC，虚拟PLC和嵌入式PLC 假如选用惯例的程序规划办法，关于 以上三种电气操控办法。就得规划不同的软件接口，数控体系软件主体就会直接触及到电气操控的完结办法及其细节。一但操控办法产生改变，将不得不对软件进行很多修正。这样编写出的软件通用性差，难以习惯改变 为了添加软件与设备之间的彼此独立性。咱们运用面向对象技能对体系进行了敞开化规划。
明显，不管哪一种操控办法，其方针都是相同的。经仔细剖析，咱们找出了三者之问的一起点，由此得出一抽象类CPLC，它供给了数控机床电气操控一切的外部特征，为数控体系主体软件供给了齐备的接口函数，数控体系中其它部分只需调用相应接口函数就可使电气开关做出相应的动作。但该部分不触及电气操作进程中的细节。考虑到数控体系中电气操控点数比较多，为每个操控动作如液压开，液压关等等各规划一个接口函数会导致过多的接口函数，运用不便利，因而，咱们规划了一个通用的接口函数，其界说如下：
假如界说液压开关编号为1，冷却开关编号为2，……，
则开液压的函数调用为
在抽象类CP%&&&&&%的根底上，针对三种办法别离界说了派生类CExternalPlc、CVirtualPLc和CEmbedPLc，在这些类中，才真实对接口函数编程，完结硬件操作。依照这种规划思维得到的电气操控部分软件具有图3所示的结构。由图中3能够看出，这种规划办法在数控体系主体软件与电气操控硬件之间加入了抽象类层次，使其彼此依赖性削弱，成为相对独立的两部分。运用这种办法得到的数控体系软件具有与设备无关的特征 当有新的硬件设备出现时。只需在原抽象类上派生出新的类，依照一起的标准对接口函数进行解说。操作硬件做出相应的动作即可，无需对软件其它部分做任何修正。太太进步了软件规划的功率。实践上。在对接口函数参数的含义做出清晰的标准后，其它任何人都能够参照该标准规划出新的电气操控硬件及相应的驱动程序，集成人体系中。这也便是数控体系敞开化规划的首要意图。
4 结束语
数控体系的敞开化规划规划者的常识规模和经驻密切相关。只要在充沛了解现有规划技能及用户需求，并对其近期内的开展做出猜测的根底上，运用工程规划办法，才有或许得到完善的敞开化数控体系。现在对敞开化的评论多着眼于体系硬件结构。操作体系及开发环境。详细怎么完结敞开化特别是软件的敞开化则谈的很少。本文从硬件到软件对电气操控子体系进行了敞开化规划。对此做出了有利的探究。该子体系已集成人咱们开发的五轴联动数控体系中。从运用作用来看，其敞开的接口标准以及与设备无关的软件规划有助于削减编写数控体系主体软件时的过错，有较强的习惯性和可靠性。
