基于plcopen数控机械控制器研究与开发

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1、学兔兔www.xuetutu.com务l甸化基于PLCopen的数控机械控制器研究与开发ResearchanddevelopmentofNCmachinecontrollerbasedonPLCopen刘艳强，宋永立LlUYan．qiang。SONGYong．Ii(北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191)摘要：“数控一代”的发展规划将促进我国机械产品的全面创新和升级换代，因此探索研究一套方便、灵活、通用、高效的控制系统解决方案，成为亟待解决的关键问题。文章以“数控一代”为背景，结合IEC61131—3工业控制编程语言标准和PLCopen运

2、动控制规范，开发了完整的PLCopen运动控制库，并以此为基础研究设计了几种典型的数控机械，最后对PLOopen运动控制库和数控机械功能库进行了实验验证，从而实现了一套简单、高效、通用、灵活、完整的数控机械运动控制解决方案。关键词：数控一代；数控机械；IEC61131-3；PLOopen；运动控制中圈分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-0134(2013)01(-F)-oo63-o5Doi：10．3969／J．issn．1009-0134．2013．01(下)．180引言技术的迅速发展过程中，形成的工业控制领域编程语言标准。标准规定了五种

3、编程语言，并对其“数控一代机械产品”的发展规划，通过在数据类型、变量结构、语法规则、程序组织等做各行业中推广应用成熟的数字控制技术和装置来出了统一规定。其通过将现代计算机领域先进的促进机械产品的全面创新和升级换代。由于各行编程技术，如结构化和模块化编程技术、面向对业机械产品种类多样，受控设备更是多种多样，象编程技术、可视化编程技术等，与可编程控制因此探索研究一套方便、灵活、通用、高效的控器编程技术相结合，从而为可编程控制器工业控制系统解决方案，对于方便快速地实现机械产品制装置和系统控制软件设计提供了新的方法。的数控化转型，具有重要的意义。IEC61131

4、-3编程语言标准通过将计算机技1．2PLCopen运动控制规范术领域的先进编程技术引入到可编程控制器，使PLCopen运动控制规范，是为了解决不同厂得工业控制程序的兼容性、互换性、开放性、可商、不同企业、甚至同一个企业不同控制对象之重用性以及模块化程度显著提高，同时为控制系间控制系统和控制解决方案的不兼容问题，而由统软件的开发提供了一种新的语言和编程方法。PLCopen的第二技术小组TC2发起的运动控制编程而PLCopen作为独立于生产商和产品的国际性协标准化规范。其通过推行标准化的编程语言和标会，其一项主要活动就是支持、宣传和推广IEC准化的运动控制解

5、决方案接口，实现运动控制解6l131_3国际标准，通过推广标准化的编程语言和决方案的标准化。当前PLCopen运动控制规范包括标准化的运动控制接口，实现了独立于硬件、高以下六部分：效、灵活、可重用的运动控制解决方案，得到了1)运动控制功能块。~／[IBeckhoff、B＆R、Omron等公司的大力推广。2)扩展功能块。3)用户指导。1数控机械控制器开发技术背景4)协同运动控制功能块。1．1IEC61131—3编程语言标准5)回零过程控制功能块。IEC61131-3标准是在20世纪80年代随着PLC6)液压部分扩展功能块。收稿日期：2012-08-02作者

6、简介：刘艳强(1980-)，男，山西吕梁人，讲师，博士，研究方向为开放式控制系统的软硬件平台技术和用于数字伺服传动技术的现场总线和实时工业以太网(EtherCAT)技术研究。第35卷第1期2013-01(下)【63】学兔兔www.xuetutu.com务1lI5似这六部分主要包括两方面的内容：轴状态机和远程的设备进行系统和变量的评估。的定义和运动控制功能块接口的定义。PLCopen运动控制功能块主要包括单轴、多轴以及轴组功能块，这些功能块集可分为管理类功能块集和运动控制类功能块集。管理类功能块并不产生轴或轴组的运动控制信息，主要完成电源的开／关使能、轴或

7、轴组的状态参数读，写、运动参数的读／写、错误信息的读取等功能。而运动控制类功能块则主要完成与轴或轴组相关的运动控制，如单轴的点位(PTP)控制、轴组的轨迹插补图1单轴状态图控制(CP)、回零控制等功能。为了实现多个功能块之间，乃至轴与轴之间的复合控制，并使控制方案按照一定的时序和逻辑关系执行，PLCopen针对单轴、多轴和轴组的运动控制定义了两组状态图，如图1N示为单轴状态图，图2所示为轴组状态图。单轴状态图共包括八种状态，轴组状态共包括六种状态，单轴／轴组各个状态的含义、各状态下可作用的功能块以及引发相应状态的功能块和条件，可参考文献【5]。另外，单轴

8、状态图和轴组状态之间具有一定的联系，轴组状态图处于整个控制方案的最顶层，而图2轴