理论教育 Soft-PLC理论现状分析及意义

Soft-PLC理论现状分析及意义

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:国家数控系统工程与研究中心开展了开放式数控系统中的Soft-PLC技术的研究,提出一种在基于开放式数控系统的嵌入式Soft-PLC实现方法。结合本身数控系统的构造思想,给出了一个实现Soft-PLC的上下位机模式。研究Soft-PLC可以打破以往各PLC生产厂家产品互不兼容的局限性,缩短产品开发周期,并使PLC性能价格比提高,以及带来巨大的经济效益。目前,Soft-PLC已经在国外形成了规模性的研发机制,但国内Soft-PLC形成产品化生产的企业还不多。

Soft-PLC理论现状分析及意义

在OPen-CNC制造系统中,Soft型可编程序逻辑控制器(Soft-PLC)是作为开放式控制器体系结构中完成离散事件控制的模块来研究的,其跟随着开放式软数控系统的发展。

(1)国外发展动态 国外在这方面的研究相对较早,巨主要还是围绕在开放式控制系统领域研究最具代表性的三个国际工程进行的。美国OMAC项目规划的控制器结构就是将离散逻辑作为系统中一个标准的模块,与轴组模块、任务生成器处于同一层次,由系统任务协调器统一调度。目前,作为较成熟的开放式数控系统产品推出市场的有美国MDSI公司的OPenCNC、德国PoWer Automation公司的PA8000NT及美国SoftSERVO公司的ServoWorks。

其中ServoWorks是基于Windows NT/2000/XP和Linux全软件开放式数控系统,由美国麻省理工学院的专家创办的SoftSERVO公司推出的基于计算机平台真正开放的全软件运动控制产品。ServoWorks实时控制软件主要包含三个模块:运动弓博、运动解释器和PLC弓博。实时Soft-PLC模块与ServoWorks运动弓博紧密结合并监控运动状态,用于机床运动、逻辑控制,其执行唯一API功能,可执行与FANUC数控系统兼容的梯形图逻辑,以及提供38种功能指令及12个基本指令[61]

(2)国内发展动态 国内有些院校、科研机构在这方面也展开了有针对性的基础研究工作,并取得了不错的成果。但仍处在实验项目阶段,尚未开发出比较成熟的产品。

国家数控系统工程与研究中心开展了开放式数控系统中的Soft-PLC技术的研究,提出一种在基于开放式数控系统的嵌入式Soft-PLC实现方法。结合本身数控系统的构造思想,给出了一个实现Soft-PLC的上下位机模式。并对PLC用户开发环境、梯形图和指令表编程、编程语言间的相互转换及PLC执行等软件部分进行了设计和开发的研究[62]

清华大学制造工程研究所开发了一种基于RT Linux实时操作系统的Soft-PLC,其既可以作为一个独立的应用软件和不同的CNC系统协调工作,也可以嵌入THHP-Ⅱ型数控系统内部在同一计算机上运行。其实时性和可靠性已经在国产THM5660H和TH5456立式加工中心上得到验证[63]。(www.daowen.com)

此外还有北京工业大学、四川大学华中科技大学也在这方面做了一些基础研究工作[64-67]

(3)Soft-PLC理论研究意义 随着计算机软硬件技术的飞速发展,计算机及其外围设备的性能价格比、平均无故障率等技术指标均优于专用PLC控制器,在计算机上以软件实现PLC成为新的发展热点,欧美等国家都将Soft-PLC控制器作为一个重点投资对象进行研究,目前已向市场投入一些成熟产品。而Soft-PLC概念在1996年以后才被介绍到国内,所以在这方面的技术尚不成熟。不过随着可编程序控制器国际标准IEC61131-3在国内的大力推行,为实现开放式控制器系统提供了理论依据,也促进了Soft-PLC/PC的集成控制作为新兴产业的发展。

自20世纪80年代以来,开放体系结构的控制器成为数控领域的发展主流和研究热点,更是新一代数控的关键技术。开放式数控系统的发展历程中,软件型开放式数控系统成为一种最新开放体系结构的数控系统,它提供给用户最大的选择和灵活性。CNC软件全部装在计算机中,而硬件部分仅是计算机与伺服驱动和外部I/O之间的标准化通用接口。软件智能替代复杂的硬件,正在成为当代数控系统发展的重要趋势。

研究Soft-PLC可以打破以往各PLC生产厂家产品互不兼容的局限性,缩短产品开发周期,并使PLC性能价格比提高,以及带来巨大的经济效益。PLC的发展在IEC1131标准推出以后,尤其是其中关于PLC编程方面的IEC1131-3标准推出后,变得十分迅速。目前,Soft-PLC已经在国外形成了规模性的研发机制,但国内Soft-PLC形成产品化生产的企业还不多。我国在控制领域依然落后于西方国家,巨这些研究还没有得到广泛的推广。国内对IEC1131标准的介绍也通常是一个综述性的表述,没有一个探讨性的说明。

将Soft-PLC技术和IEC61131-3标准弓入开放式软件数控系统的研究中,以子程序或控制模块软件形式来实现控制机床逻辑的PLC单元,可以充分地利用计算机软件资源,进一步提高开放式数控系统的灵活性、开放性;同时是研究Soft-PLC技术及其应用配合很好的机会。目前,国际上对Soft-PLC研究的技术没有完全成熟,我国应该抓住这个契机,在国际数控设备激烈竞争的环境中,开发出具有自主知识产权的国际一流的高性能数控软件,推动我国数控技术的发展,缩短此行业与发达国家的差距,发展我国制造业。因此,有必要把握时机,紧跟前沿技术的进展,研究巨解决关键技术,为国产开放式数控系统和Soft-PLC产品的研制开发打下坚实的基础。

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