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浅谈华中系统数控车床PLC软件系统设计
作者：刘洋
来源：《科学与财富》2011年第06期
一、华中数控系统及其开放性简介 (1)以通用工控机为核心的开放式体系结构
系统采用基于通用32位工业控制机和DOS平台的开放式体系结构，可充分利用PC的软硬件资源，二次开发容易，易于系统维护和更新换代、可靠性好。 (2)独创的曲面直接插补算法和先进的数控软件技术
处于国际领先水平的曲面直接插补技术可实现高速、高效和高精度的复杂曲面加工。 (3)统配套能力强
公司具备了全套数控系统配套能力。系统可选配公司生产的HSV-11D交流永磁同步伺服驱动与伺服电机、HC5801/5802系列步进电机驱动单元与电机、HG.BQ3-5B三相正弦波混合式驱动器与步进电机和国内外各类模拟式、数字式伺服驱动单元。 二、PLC在数控系统上的作用
(1)控制系统研制中需要认识与解决的若干问题 ①防止步进电机运行时出现失步和误差
为了保证定位精度，脉冲当量不能太大，但却影响了定位速度。因此如何既能提高定位速度，同时又能保证定位精度是一项需要认真考虑并切实加以解决的问题。 ②可变控制参数的在线修改
PLC应用于点位控制时，用户显然希望当现场条件发生变化时，系统的某些控制参数能作相应的修改，为满足生产的连续性，要求对控制系统可变参数的修改应在线进行。 (2)控制系统方案
①将定位过程划分为脉冲当量不同的两个阶段
粗定位阶段：由于在点位过程中，刀具不切削工件，因此可采用较大的脉冲当量，由步进电机直接驱动刀具或工作台传动。精定位阶段：当使用较大的脉冲当量使刀具或工作台快速移
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动至接近定位点时，(即完成粗定位阶段)，为了保证定位精度，再换用较小的脉冲当量进入精定位阶段，让刀具或工作台慢慢趋近于定位点，采用降速传动。 ②应用功能指令实现BCD码拨盘数据输入
BCD码数据拨盘是计算机控制系统中常用到的十进制拨盘数据输入装置。将BCD码拨盘装置应用于PLC控制的系统，这样无需再设计数码输入显示电路，有效地节省了PLC的输入点，简化了硬件电路。
③PLC外部元件故障的自动检测
由于PLC具有极高的可靠性，故障不是来自PLC本身，而是由于外部元件故障引起的，系统一旦自动检测到元件故障，应不仅具有声光报警功能，而且能立即显示故障代码，以便用户据此迅速判断出故障原因。 (3)控制系统的软硬件结构 软件结构
软件结构根据控制要求而的设计，主要划分为五大模块：即步进电机控制模块、定位控制模块、数据拨盘输入及数据传输模块、数码输出显示模块、元件故障的自动检测与报警模块。 三、华中数控内置式PLC基本原理
华中数控PLC采用C语言编程，具有灵活、高效、使用方便等特点。 (1)面设华中数控内置式PLC结构及相关寄存器的访问
X寄存器为机床输出到PLC的开关信号，最大可有128组（或称字节，下同）； Y寄存器为PLC；
R寄存器为PLC的内部中间寄存器，共有768；
G为PLC输出到计算机数控系统的开关信号，最大可有256组； F寄存器为计算机数控系统输出到PLC的开关信号，最大可有256组；
P寄存器味儿PLC外部参数，可有机床拥护设置（运行参数子菜单中的PMC用户参数命令可设置），共100组；
B寄存器为断电保护信息，共有100组。
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X、Y寄存器会随时随着不同的数控机床有所不同，主要和实际的机床输入/输出开关信号（如限位开关、控制面板开关等）有关。但X、Y寄存器一旦定义好，软件就不能更改其寄存器各位的定义；如工要更改，必须更改相应的营建接口或接线端子。 R寄存器是PLC内部的中间寄存器，可由PLC软件任意使用。
G、F寄存器有数控系统与PLC事先约定好的，PLC因和软件都不能更改其基础暖气的各位的定义。
P寄存器可由PLC程序与机床用户任意自行定义。 对于各寄存器，系统提供了相关变量供用户灵活使用。 (2)华中数控内置式PLC软件结构及运行原理；
和一般C语言程序都必须提供main()函数一样，用户编写内置式PLC的C语言程序必须提供如下系统函数定义及系统变量值： externvoidinit(void);//初始化PLC externvoidplc1(void);//PLC程序入口1
externunsignedplc2_time;//函数plc2()的运行周期，单位：毫秒 externunsignedplc2_time;//函数plc2()运行周期，单位：毫秒 externvoidplc2(void);//PLC程序入口2
系统初始化PLC时，将调用PLC提供的init()函数（该函数只被调用一次）。在系统初始化完成后，数控系统将周期性地运行如下过程：
①从硬件端口及数控系统成批读入所有X、F、P寄存器的内容； ②如果plc1_time所指定的周期时间已到，调用函数plc1(); ③如果plc2_time所指定的周期时间已到，调用函数plc2(); ④系统成批输出G、Y、B寄存器。
一般地，plc1_time总是小于plc2_time,即函数plc1()较plc2()调用的频率要高。因此，华中数控称函数plc1()为PLC高速扫描进程、plc2()为低速扫描进程。