plcopen运动控制功能块的研究与开发.pdf
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1、 第 9期 2 0 1 4年 9月 组 合 机 床 与 自 动 化 加 工 技 术 M od u l a r M a c hi n e To o l Aut o m a t i c M a n u f a c t u r i ng Te c hn i q u e No 9 Se pt 2 01 4 文章编号 : 1 0 0 1 2 2 6 5 ( 2 0 1 4 ) 0 90 0 5 1 0 4 D O I : 1 0 1 3 4 6 2 j e n k i m m t a m t 2 0 1 4 0 9 0 1 4 P L C o p e n运动控制功能块的研究与开发 木 李世 勇, 李翔龙
2、 , 汪衍涛 ( 四川大学 制造科学与工程学院, 成都6 1 0 0 6 5 ) 摘要 : 针对不 同运动控制器平 台的编程语言不兼容的问题 , 深入研 究了 I E C 6 1 1 3 1 3标准和 P L C o p e n 运动控 制 功 能块规 范。基 于“ V D X 6 3 5 3工控 主 板 +Wi n d o w s C E 6 0 ” 架构 的 运 动控 制 器 , 利 用 K W S o f t w a r e公 司提供 的 P r o C o n O S e C L R开发工具 包实现了 P L C o p e n规范中单轴部分的功能块。将功能 块下载到控制器, 并在 M
3、 u h i P r o g中对功能块进行 了验证。结果表 明, 实现的功能块符合 P L C o p e n功 能块规范。功能块执行正确 , 具有 良好的兼容性 。 关键词 : I E C 6 1 1 3 1 3 ; P L C o p e n ; 运动控制功能块 ; Mu h i P r o g ; 运动控制器 中图分类号 : T H1 6 6 ; T G 6 5 文献标识码 : A Re s e ar c h a n d De v e l o pme nt o f PLCo p e n Fu nc t i o n Bl o c ks f o r M o t i o n Co n t r
4、o l L I S h i y o n g,L I Xi a n g 1 o n g,WANG Ya n t a o ( S c h o o l o f Ma n u f a c t u r i n g S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g , S i c h u a n U n i v e r s i t y , C h e n g d u 6 1 0 0 6 5 , C h i n a ) Ab s t r a c t :Ai mi n g a t t h e c o mp a tib i l i t y p r o b l e m o f m
5、o t i o n c o n t r ol p r o g r a mmi n g l a n g u a g e o n d i f f e r e n t mo t i o n c o n tro l l e r p l a t f o r m the I EC6l l 31 3 s t a n d a r d a n d the s p e c i f i c a t i o n o f the PLCo p e n f u n c t i o n b l o c k s f o r mo t i o n c o ntro l are i n - d e p th r e s e a
6、r c h e dBa s e d o n t h e mo ti o n c o n t r o i l e r“VDX6 3 5 3 I n d u s t r i a l mo t h e r b o a r d + W i n d o ws CE 6 0”t h e s i n g l e a x i s f u n c ti o n b l o c k s o f the P LCo p e n s p e c i fic a tio n are i mp l e me n t e d b a s e d o n P r o Co n OS e CLR d e v e l o p e
7、 r t o o l k i t p r o v i d e d b y KW S o f t ware Th e f u n c t i o n b l o c k s are d o wn l o a d e d t o t h e c o n t r o l l e r a nd a r e v e r i f i e d i n M u l t i Pr o gTh e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h e f u n c t i o n b l o c k s p e r f o r ms c o r r e c t l y ha v
8、 e g o o d c o mp a t i b i l i t y a n d c o n f o rm t o t h e P LCo p e n s p e c i fic a t i o n Ke y wo r d s:I EC6 1 1 3 1 3;P LCo p e n;f u n c t i o n b l o c ks for mo tio n c o n t r o l ;M u l t i P r o g;mo ti o n c o n t r o l l e r O 引言 当前国内外 的运动控制器大致可以分为四类 : 以 单片机等微处理器为核心的运动控制器; 以专用芯片
9、 为核心的运动控制器; 以可编程逻辑器件为核心的运 动控制器和以 D S P为核心的运动控制器 。多样的 运动控制器的确给用户带来了很多好处, 用户可以根 据 自己的需求选择合适 的控制器, 构建满足要求的运 动 控制 系统 。 然而长期以来 , 运动控制市场并没有统一 的运动 控 制编程语 言标准 , 厂商 提供 的运 动控 制器 的编程 语言大多基于 C语言、 B a s i c 或类 B a s i c 语言。例如 , 美 国 D e l t a T a u公司的 P MA C运动控制器使用 了数控领 域中的 G代码和类 B a s i c 语 言进行编程 J ; 英 国 T r i o
10、 公司的运 动控制器使用 了类 B a s i c语 言 的专用语 言 o B A S I C E 5 3 ; 国内固高公 司的运动控制器的控制指 令则以函数库的形式提供 , 分为 D O S下的 C函数库和 Wi n d o w s 环境下的动态链接库 J 。 G代码、 c语言和类 B a s i c 等高级语言的可读性较 差, 对编程者的知识水平要求较高 。同时各厂商提 供的编程接 口缺乏统一的规范 , 功能差别很大, 程序可 移植性差。用户在使用不同厂商的产品时必须重新学 习相应的编程接 口, 并重新进行控制系统的开发。这 极大的降低了程序的开发效率, 减缓了运动控制市场 前进的步伐。
11、作为推广 I E C 6 1 1 3 1 3标准的国际组织 P L C o p e n , 在基 于 I E C 6 1 1 3 1 - 3标准 的基础上 , 通过定 义 独立 于硬 件平台的运动控制库 , 对运动控制功能块的接 口进行 标准化 , 解决了运动控制编程语言不兼容的问题。 文献 3 和文献 8 中对 P L C o p e n功能块进行 了 相应 的研究 , 同时考 虑 到功 能块在 不 同硬 件平 台的通 用性, 均选择 了 c语言作为开发语 言, 实现 了相关 的 运动功能块, 但是并未对功能块的跨平 台移植 、 重用性 以及功能块执行过程中的实时性作进一步研究。 本文在研究
12、 I E C 6 1 1 3 1 3标准和 P L C o p e n运动控 制功能块规范的基础上, 基于“ V D X 6 3 5 3+Wi n d o w C E 6 0 ” 架构的运动控制器 , 采用了功能强大的 P L C运行 时 系统 P r o C o n O S e C L R, 在其 中实 现 了 P L C o p e n运 动 控制功能块规范中单轴部分的功能块, 基于 P r o C o n O S e C L R强大的移植性能, 开发的功能块经过简单修改即 收稿 日期 : 2 0 1 31 1 3 0 ; 修 回日期 : 2 0 1 4 0 1 1 1 基金项 目: 科技
13、部创新方法工作专项项 目( 2 0 1 1 I M0 2 0 1 0 0 ) 作者简介 : 李世勇( 1 9 8 9 一 ) , 男 , 贵州兴义人, l) J I 大学硕士研究生 , 研究方向为计算机数控技术及工业设备 自动化 , ( E ma i l ) l s y j o h n 1 6 3 c o rn。 5 2 组合机床与 自动化NT技术 第 9期 可随 P r o C o n O S e C L R移植到不同平台。而功能块的接 口则采用 c # 编写 , 供编程软件 M u h i P r o g调用。只要 控 制器运行 的 P r o C o n O S e C L R中嵌 入
14、了 P L C o p e n功能 块的实现代码 , 即可在 Mu h i P r o g中使用统一的功能块 接 口进行编程调试。同时利用看门狗的中断功能实现 了运动线段的衔接和输出。对解决运动控制编程语言 不兼容的问题及 P L C o p e n功能块标准的进一步推广有 一定意 义。 1 系统 架构 整个运动控制系统 的架构如 图 1 所示 , 上层的编 程软件 Mu h i P r o g 是德国 K W S o f t w a r e 公司开发的符合 I E C 6 1 1 3 1 3标准的可编程控制系统开发平台, 可进行 便捷 的工程创建 、 快 速 的应 用开 发 以及 P L C
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