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USART86-8CH+MEM

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廈門(mén)莫格電氣自動(dòng)化有限公司

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在機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)中，電氣設(shè)備的控制占有重要的地位。目前，一般采用可編程控制器（PLC）進(jìn)行機(jī)床電氣控制。PLC可靠性高，使用方便，對(duì)于復(fù)雜的，控制點(diǎn)數(shù)較多的應(yīng)用場(chǎng)合，可以在PLC基本單元外加上一定數(shù)目的擴(kuò)展單元，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的電氣控制功能。在數(shù)控機(jī)床上。如果采用PLC進(jìn)行電氣控制，必需在PLC與NC 間建立電氣，否則，NC程序中的MST指令反映不到PLC中，PLC也就不可能做出相應(yīng)的動(dòng)作。目前市場(chǎng)上出售的PLC一般都具有通訊功能，可以利用這種功能在PLC與NC之間建立。由于PLC的通訊方式為串行通訊，通訊速度比較低，對(duì)于數(shù)控機(jī)床的某些實(shí)時(shí)性要求很強(qiáng)的信號(hào)如急停，超程等。就難以勝任一必需采取其它措施滿足這些特殊需要，但這又增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度。為了提高速度，降低戚本。在數(shù)控系統(tǒng)中t可以采用開(kāi)關(guān)量I/O板加外接繼電器，配臺(tái)主機(jī)的軟件對(duì)電氣開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制。但此方案周NC主機(jī)要直接參與電氣控制邏輯的運(yùn)算過(guò)程。占用了主機(jī)的部分工作時(shí)間，增加了軟件的復(fù)雜程度。更重要的是。把過(guò)多的功能集中到主機(jī)使主機(jī)-發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)加大出于對(duì)實(shí)時(shí)性和可靠性的考慮。作者在研制五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)的過(guò)程中。設(shè)計(jì)了一種嵌入式PLC.在保證實(shí)時(shí)性的同時(shí)。使故障風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)分散。

　　1 嵌入式PLC的硬件結(jié)構(gòu)

　　我們研制的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)是一種基于工業(yè)PC 的多CPU 分布式開(kāi)放化數(shù)控系統(tǒng)。做為其中的一部分，嵌入式PLC的設(shè)計(jì)也必需遵循開(kāi)放化的原則。其硬件是模塊化的。按照標(biāo)準(zhǔn)的工控機(jī)插卡進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前，工控機(jī)的底板總線有兩類(lèi)：ISA總線和PCI總線。ISA總線的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)輸速率比PCI總線要低得多。但已完*夠滿足一般工業(yè)控制的需要，而且ISA 總線對(duì)工控機(jī)擴(kuò)展卡的要求比PCI要寬松。從已有的工業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)看?？煽啃砸脖容^高。因此我們?nèi)赃x擇ISA總線做為嵌入式PLC設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。　　

　　嵌入式PLC的CPU 采用In16 位單片機(jī)80C196。其*的寄存器一累加器結(jié)構(gòu)以及三操作數(shù)指令可以大大減少程序中數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令的數(shù)目，提高程序運(yùn)行的效率圖1中雙口存儲(chǔ)器用于PLC與數(shù)控系統(tǒng)主機(jī)之間交換信息，數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中.PLC在不斯地進(jìn)行電氣控制邏輯運(yùn)算的同時(shí)。也周期性地刷新雙口RAM 中的內(nèi)容，把電氣開(kāi)關(guān)狀態(tài).PLC運(yùn)行狀態(tài)等反映到雙口RAM中。有一部分面板按鍵如循環(huán)啟動(dòng)，進(jìn)給保持。手動(dòng)等用于NC操作，不能按一般的I/O點(diǎn)處理。嵌入式PLC識(shí)別按鍵操作并在雙口RAM 中維護(hù)一個(gè)循環(huán)隊(duì)刊記錄這些按鍵操作。另一方面，NC 軟件根據(jù)加工程序中的M、S和T指夸修改雙口RAM 中特定的數(shù)據(jù)，PLC周期性地讀取這些數(shù)據(jù)，并據(jù)此控制電氣設(shè)備的通斷。對(duì)于實(shí)時(shí)性要求很高的信號(hào)，PLC可在更新雙口RAM 內(nèi)容后，通過(guò)ISA總線向NC發(fā)出中斷。

　　這里運(yùn)用雙口RAM 完成NC與嵌入式PLC之間的信息交換，與采用并行口的方案相比。該方法簡(jiǎn)潔明了，無(wú)需復(fù)雜的通訊協(xié)議，NC可以隨時(shí)了解外部設(shè)備開(kāi)關(guān)狀態(tài)而不需額外消耗時(shí)間。效率高于其它實(shí)現(xiàn)方式。

　　圖1中包括一片的靜態(tài)RAM 芯片6264，用后備電池供電-主要用于存儲(chǔ)PLC梯形圖程序。在NC中對(duì)電氣控制邏輯進(jìn)行編程，編譯后經(jīng)雙口RAM 存入6264中。PLC運(yùn)行這部分程序。完成電氣控制。

　　2 軟件設(shè)計(jì)

　　嵌入式PLC軟件設(shè)計(jì)有兩部分內(nèi)容，一個(gè)是工控PC機(jī)中相關(guān)程序設(shè)計(jì)，另一個(gè)是嵌入式PLC 自身所帶監(jiān)控程序設(shè)計(jì)?！　?/p>

　　梯形圖編程模塊為用戶提供方便的PLC電氣控制邏輯編程手段，其生成結(jié)果為梯形圖文件。梯形圖文件僅存儲(chǔ)I/0點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系，其格式與嵌入式PLC所用CPU類(lèi)型無(wú)關(guān)，以提高編程模塊的適應(yīng)性及可重用性。梯形圖編譯模塊則用于把該文件轉(zhuǎn)化為一系列的80C196機(jī)器指令，并加上一些必要的附加指令，產(chǎn)生BIN文件，即機(jī)器碼文件。此部分應(yīng)當(dāng)考慮到PLC中I/O點(diǎn)的資源分布情況，使zui后生成的BIN 文件的指令與實(shí)際I/O 資源協(xié)調(diào)*。通訊模塊用于把BIN文件傳輸?shù)诫p口 RAM 中，再由PLC監(jiān)控程序把它轉(zhuǎn)儲(chǔ)到6264中。此部分提供用戶開(kāi)發(fā)接口，以便用戶自行控制BIN文件的傳輸，為用戶提供對(duì)PLC進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)編程的功能。監(jiān)控模塊提供用戶I/O 點(diǎn)監(jiān)視與設(shè)置、PLC運(yùn)行狀態(tài)/編程狀態(tài)設(shè)置等功能，方便用戶現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。另外，為了使用戶能夠在自主開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序中對(duì)嵌入式PLC進(jìn)行有效的監(jiān)控，此部分也提供開(kāi)放的用戶接口。

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