基于高端PLC的磨削数控系统

　　引言

　　PLC以其可靠性高、逻辑控制功能强、体积小、适应性强和与计算机接口方便等优势在工业测控领域广泛运用, 已大量替代由中间继电器和时间继电器等组成的传统电器控制系统。近年来, PLC技术发展迅猛, 新产品层出不穷。高端PLC不仅擅长开关量检测和逻辑控制, 而且能够处理模拟信号、进行位置控制和回路控制, 还可以连接各种触摸屏人机界面并具有强大的网络功能。高端PLC配备适当的位置控制单元和触摸屏人机界面, 并根据计算机集成制造系统(CIMS) 或柔性制造系统( FMS) 的具体要求, 配置相应的网络模块或网络单元, 即可实现网络互连, 构成开放的数控系统。本文介绍一种基于OMRON高端PLC的磨削数控系统, 这种数控系统装备的位置控制单元可以实现两轴联动, 并可根据实际需要, 任意扩展控制轴数; 触摸屏人机界面可以根据操作需要灵活设计; 还可通过DeviceNet、Controller Link和TCP / IP协议单元进行多层次的网络互连。这种数控系统目前已在3MZ2120磨床数控技术改造中获得成功应用。

　　1.数控系统的开放特征与典型模式

　　开放式数控系统一般基于PC平台, 具有模块化、标准化、平台无关性、可二次开发和适应联网工作等特征。基于PC平台的开放式数控系统目前有3种典型模式。第一种为衍生型(专用NC + PC) , 在传统CNC中插入专门开发的接口板, 使传统的专用CNC带有PC的特点。此种模式是由于数控系统制造商不能在短期内放弃传统的专用CNC技术而产生的折中方案, 尚未实现NC内核的开放, 只具有初级开放性; 第二种为嵌入型( PC +NC控制卡) , 将基于DSP的高速运动控制卡(NC控制卡) 插在PC的标准扩展槽中, 由PC机执行各种非实时任务, NC控制卡处理实时任务。是目前基于PC平台的开放式数控系统的主流; 第三种为全软件数控系统, PC机不仅能够完成管理等非实时任务, 也可以在实时操作系统的支持下, 执行实时插补、伺服控制、机床电器控制等实时性任务。这种模式的数控系统实现了NC内核的开放和用户操作界面的开放, 可以直接或通过网络运行各种应用软件, 是真正意义上的开放式数控系统。与PC平台开放式数控系统相比, 基于高端PLC的数控系统的开放性主要体现在网络层面和系统扩充层面。高端PLC采用类似于PC的总线结构和面向操作的梯形图语言编程, 模拟量处理单元、位置控制单元、回路控制单元、网络模块或网络单元等高端部件都有专用控制语句, 具有系统构建灵活、扩充能力强、应用软件设计便捷等优点。编程语言标准化和部件可互换性的不断增强, 现场总线技术和工业以太网络标准的普遍采用, 都使基于高端PLC的数控系统变得更加开放, 将成为面向CIMS或FMS的设备层的重要组成部分。