現(xiàn)場總線運動控制模塊的設(shè)計及其在PLC系統(tǒng)中的應用

　　(1) 管理層:是最高層，負責系統(tǒng)的管理與決策。其中PLC是整個控制網(wǎng)絡的核心，它作為Modbus網(wǎng)絡的主設(shè)備，通過Modbus網(wǎng)絡與各運動控制器之間傳輸生產(chǎn)管理信息、質(zhì)量管理信息及CNC的運行情況等數(shù)據(jù)。上位計算機運行組態(tài)軟件,通過RS-232串行通信口與PLC通信，實時監(jiān)控系統(tǒng)的運行。
　　(2) 控制層:是整個網(wǎng)絡系統(tǒng)的中間層,各運動控制模塊掛接在Modbus網(wǎng)絡上成為其從節(jié)點,負責下面CNC運行過程的監(jiān)控、協(xié)調(diào)和優(yōu)化。
　　(3) 器件層:雕刻機是整個網(wǎng)絡的最低層，是現(xiàn)場總線網(wǎng)絡中直接面對現(xiàn)場的器件和設(shè)備，為網(wǎng)絡的終端執(zhí)行機構(gòu)。
2.2 用協(xié)議宏功能實現(xiàn)Modbus協(xié)議
　　在協(xié)議宏軟件CX-Protocol上創(chuàng)建工程，選擇正確的設(shè)備名稱、型號及網(wǎng)絡類型。然后創(chuàng)建通信序列和接收序列，并下載到PLC通信板中。在PLC中編寫程序，用PMCR指令調(diào)用指定的通信序列，實現(xiàn)與運動控制模塊的通信。通信協(xié)議宏主要由發(fā)送/接收數(shù)據(jù)程序構(gòu)成,每個通信協(xié)議最多包含0~999個發(fā)送/接收數(shù)據(jù)程序，每個發(fā)送/接收程序最多由16步構(gòu)成。協(xié)議宏結(jié)構(gòu)如圖6所示[3]。

2.2.1創(chuàng)建通信序列
　　將通信序列號設(shè)為“000”,在通信序列中要設(shè)置PLC與通信板鏈接字、傳輸控制參數(shù)、響應接收方式、數(shù)據(jù)接收監(jiān)控時間、數(shù)據(jù)接收完成監(jiān)控時間、數(shù)據(jù)發(fā)送完成監(jiān)控時間等內(nèi)容。
　　(1) 創(chuàng)建通信步(Step)
　　在通信序列“000”中創(chuàng)建Step00和Step01 2個通信步。Step00用于控制運動控制模塊的運行，Step01用于查詢運行狀態(tài)。在每一個通信步中包括步號(Step)、重復計數(shù)器(Repeat)、命令(Command)、重試次數(shù)(Retry)、發(fā)送信息(Send Message)、接收信息(Recv Message)、是否響應(Response)、出錯處理方式(Error)等內(nèi)容。
　　(2)創(chuàng)建發(fā)送和接收信息
　　發(fā)送信息與接收信息必須嚴格按照Modbus協(xié)議格式編寫，需要設(shè)置校驗碼（Check Code）、數(shù)據(jù)長度（Length）、地址（Address）和數(shù)據(jù)（Data）等信息。
　　(3)創(chuàng)建接收陣列
　　PLC向運動控制模塊發(fā)送指令時，模塊可能返回運行正?；蝈e誤響應信息，在接收數(shù)據(jù)時，使用陣列的形式加以區(qū)分。系統(tǒng)創(chuàng)建了2種可能接收的信息“Run Normal”和“Error”，并針對每一種情況設(shè)定不同的處理方法(Next Process)，用于可能出現(xiàn)的各種響應信息的處理。
2.2.2 通信實現(xiàn)
　　(1) 通信設(shè)置
　　PLC的通信參數(shù)設(shè)定必須與運動控制模塊的參數(shù)一致。對通信板上的開關(guān)做調(diào)整時，設(shè)SW1置于ON側(cè)，使用RS-485方式；SW2設(shè)定為ON，接入120 Ω的終端電阻；設(shè)定通信板端口A為通信協(xié)議宏方式。
　　(2) 編寫通信程序
　　通信協(xié)議宏的調(diào)用程序段如圖7所示,圖中:289.08為通信板端口A操作標志,當289.08為OFF時，表示可以使用端口A進行通信。通信過程中289.08置為ON，通信結(jié)束后，289.08置為OFF狀態(tài);當2.00由OFF變?yōu)镺N、且289.08為OFF時，調(diào)用通信板上的通信序列，通過端口A發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。通信序列號、發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的存放區(qū)由PMCR指令的3個操作數(shù)指定,其梯形圖見圖7。

　　使用2片32位高性能單片機組成雙核系統(tǒng)實現(xiàn)運動控制模塊的功能，兼顧了性能和價格。同時因為使用了ANSI C的標準庫函數(shù)，程序移植性好，數(shù)控解釋程序中的關(guān)鍵技術(shù)G代碼解釋器的開發(fā)難度大大降低。在運動控制模塊中移植Modbus協(xié)議，從而使其能簡單地與PLC系統(tǒng)組成運動控制網(wǎng)絡。采用歐姆龍通信協(xié)議宏實現(xiàn)控制多臺運動控制模塊，簡化了現(xiàn)場布線，達到了設(shè)計要求，取得了很好的效果。