五轴NC控制铣床软PLC控制系统设计与仿真研究
摘要
五轴联动NC控制机床是一种高精度、高技术、处理复杂空间表面的机床，对国家宇宙、军事、科学研究、精密仪器等行业的影响很大。五轴联动数控机床系统是解决各种高精度曲轴加工问题的重要途径。
五轴NC铣床是以非常高的加工精度和效率，加工复杂且大的曲面部件的主要工具。另外，需要支持功能性高的控制系统。当前开放式CNC系统正在向软件CNC发展，传统的PLC的低兼容性和结构的相对封闭等问题可以通过软件PLC技术实现并解决CNC系统的开关量控制，CNC系统的开放性和性能进一步增加。因此，本文对五轴NC控制铣床软PLC控制系统进行了研究。
因为控制功能的主要部分是软件PLC的运转系统，所以将重点放在设计和实现上。软件PLC运行系统的各构成模块封装使用C++对象技术，各模块间的通信通过开放接口实现。参考多线程调度原理，设计了软件PLC系统的对应任务时间表，接着计划了软件PLC命令系统。
本文分析了基于CNC的通信接口的缺陷，之后进行了SERCOSS-III端口和线上通讯的剖解。由此本文提出了五轴NC铣床NC系统的全部框架，设计了PLCI/O接口的软硬件，并制作了与软件PLC系统和I/O输入输出模块通信的控制程序。通过分析其PLC控制系统的详细管控元素，运行主袖正反转控制命令，由此证实软件PLC运行糸统的可行性。
关键词：五轴NC铣床；PLC；软件NC；SERCOST-II；RTX
目录
TOC\o1-3\h\z\u摘要 I
1前言 1
1.1本课题的大环境和意旨 1
1.1.1我国五轴NC水平进展 1
1.1.2开源NC系统的发展 2
1.2文献概括：软件PLC技术在NC机床的应用 2
1.2.1软件PLC技术的国内研究现状 3
1.3目的和意义 3
1.4中心讨论元素 4
2系统操作环境和完整框架 5
2.1筛选软件PLC系统操作环境 5
2.1.1管控结构筛选 5
2.1.2即时操作系统 6
2.2NC系统的软件结构 8
2.3传统PLC 9
2.3.1传统PLC的构成 9
2.3.2传统PLC的操作原理 10
2.4软件PLC系统的整体设计 11
2.4.1软件PLC系统的整体结构 11
2.4.2软件PLC开发系统的构成 12
2.4.3软件PLC运行系统的构成 13
3.软PLC运行系统的设计与实现 14
3.1运行系统的执行原理 14
3.2软件PLC运行系统的职责区分和完成 14
3.2.1系统管控模块 15
3.2.2程序执行模块 16
3.2.3通信接口模块 18
3.2.4I/O接口模块 19
3.3软件PLC任务执行类型 20
3.3.1固定周期循环 20
3.3.2自由运行 20
3.3.3事件触发 20
3.3.4状态触发 20
3.4软件PLC指令系统设计 20
3.4.1软PLC命令构成 20
3.4.2软PLC命令函数 22
4.接口设计 24
4.1NC系统接口 24
4.2SERCO-III接口 24
4.2.1概要 24
4.2.2通信网络的结构 25
4.3I/O接口硬件设计 25
4.4I/O接口软件设计 25
4.4.1流程 26
4.4.2接口初始化 27
4.4.3通信初始化 27
4.4.4周期通信阶段CP4 28
5控制系统仿真 29
5.1逻辑控制内容 29
5.2逻辑控制程序 30
1前言
CNC机床达成了国民经济迅速且稳固的繁荣，也是加速国家自我方位水平配置的核心器材。判断工程现代化级别和整体国力，上级NC机床的总数是测定的基准之一。三轴NC铣床难以或需要多次加工的繁复或大体积自由曲面可以由五轴联动NC铣床进行单次处理，处理精度和出货效率从而得以大幅提高，从而在各种高精尖方面得以应用。所以全球器材制造业的研发要点总是五轴联动NC技术。
1.1本课题的大环境和意旨
1.1.1我国五轴NC水平进展
五轴联动在目前的NC技术中最为困难且集成了电脑管控、高级伺服驱动器、高精度处理，因而应用范围很广的技术。五轴联动NC机床的技术原理是在三轴的三个直线坐标轴之外再增加两个转轴，从而达到处理时五轴同时工作。因此是处理不间断光滑曲面部件的效率最高的方式之一。其大致可以分为双转台式、双摆头式以及转台加摆动三种，原因是双转轴有着不同的合作方式。但是，5轴联