進入20世紀90年代，開方式、全功能、高效化成為翻控技術的主要發展趨勢口人們比以往更加注重數控系統的靈活應用樹和可擴展性，注重不同生產廠家戶品間的互換性。在該類數控系統中常將PLC邏輯控制單元與CNC拭制裝置集成為一體，通過內部信。通道相互交換控制要求，從而充分發揮各自的控制作用，進一步提高整個控制系統豹協調性和白動化程度。因此在開放數控系統中，PLC邏輯控制單元所起的作用更加突出，其功能日益完備，而其構成手段則日益簡潔，數控機床在加工過程中所需的各種操作，比如卞抽變速、松夾上件、開車停車、月具選擇冷卻液供給、越程報警、程序段跳躍和進給速度調整等，都是通過PLC邏輯控制系統來實現的。

　　本文以英特馬達開放式數控系統為依托，基于計算機和工業總線，配置了能夠與開放數控系統緊密集成的PLC邏輯控制系統平臺，井構建了三坐標數榨銑床外圍操作控制所需的電氣系統。在此基礎上，開展了邏輯控制單元與CNC控制單元問的信息交互方式、邏輯控制程序設計方法以及數控機床伺服系統動態特性的仿真分析等一系列研究內容。

　　基于開放式數控體系的PLC邏輯控制單元硬件配置

　　本研究的實驗平臺采用德國INDRAMAT開放式數控系統MTC 200，通過ISA總線底板，將CPU模板，PLC模板和CNC模板的功能集于一體口PLC模板和CNC模板可通過公用存儲器交換各自所需的控制信息.這樣，PLC和CNC控制程序便可彼此相互理，解協調工作。該系統的PLC模板可通過Inter Bus總線與外界的I/O接口端子iRECCR)連接，從而可方便的對外部I/O設備進行監控。而該系統的CNC模塊，則采用SERCOS總線總線標準，通過光纜及環形鏈接方式與外部伺服驅動器相連口在PLC模板信號的控制下，該系統的CNC模塊將依據不同情況、按照特定的數控程序，控制伺服驅動器完成用戶需要的動作。本系統采用的I/O接口端子(RECOR)由二部分組成:一個interBus總線接口單元.一個32位輸八信號接n單元和一個32位輸出接口單元，這二部分通過內總線底板相互連接。當外部驅動器在接到由CNC發布來的位置，速度及加速度指令控制信號后，將其轉換為強電相位信號，通過驅動器與電動機之間的連接電纜，驅動電動機運轉，電動機則通過滾珠絲杠等機械傳功裝置與機床工作臺相連接，從而驅動機床工作臺實現規定義的運動。

　　依據三坐標數控銑床的功能要求，本研究將如下一些開關量功能信號，分別從機床的各種開關、按鈕、繼電器和傳感器等電氣部件的引出端，接人I/O接口端子的輸入、輸出端口，開放式數控系統中PLC單元的主要功能，就在于通過對其輸入端的各種輸入信號進行邏輯分析后，產生兩類符合邏輯要求的輸出控制信號:第一類輸出信號稱為直接輸出控制信號，它是通過接口端了的輸出口的引出線直接拄制機床的邏輯開關部什;第二類輸出信R則稱為軟通道信號，它不是通過引線連接，而是通過公共存儲器的特定標志位，與CNC交互信息，指導C執行用戶要求的動作。關于PLC的第二類輸出信號將在下一節進行介紹。

　　PLC與CNC的信息交互

　　本研究的試驗平臺是建立在開放式數控系統的基礎上的、其數控裝置中的PLC能模板與CNC功能模板是通過ISA總線相互連接的，‘已們之間的信怠交互是通過公用存儲器中設置的標占位來實現的，通過這些標志為:CNC單元將當前執行到的輔助功能代碼(如冷卻液井起、潤滑泵起動、安全狀態信信等內容)及時通知給YLC單兀，以便PLC及時做出電器控制;與此同時PLC單元也要將當前用戶操作信(比如手動狀態、自動狀態和點動工作臺等動作)及時通知給CNC單元，以便CNC單兀作相應的功能調整和運動控制口通過PLC功能模板與CNC功能模板間的信息交互，大大簡化了機床電器控制的設計步驟和安裝調試過程，并極大地提高了數控機床的安全可靠程度。

　　PLC功能模板與CNC功能模板之間，主要交換以下四類信息；

　　1)PLC單元向CNC單元中的特定處理器發出的控制信,(5. F'xxC.*****；:其中Pxx表示標號為xx的處理器，C表PLC由PLC向CNC發出的控制信息。

　　2)由CNC單元向PLC單兀反饋的狀態信息上Pxxs*****;只嘴.的S表示由CNC向PLC反饋的狀態。

　　3)由PLC單元向CNC單元發出的軸控{急急AXXC.*****:其中AXX表不軸號為XX軸，C表示由PLC發出的控制信息。

　　4)CNC單元向PLC單元反饋的被控軸的狀態信息AxxS*****:其中S代表由CNC反饋的被扛若軸的狀態信息。

　以扛四類信息包含內齊極其豐富，可實現如紅外門開起保護、上電保護，程序段跳躍、點動白動轉換、伺服系統速度凋整、各種散障診斷等多種功能。設置并靈活運用這些信息，是實現高擋數控裝備必不可少的重要內容。

　　PLC程序的編制

　　本試驗平臺中所組建的數控裝置，可采用梯形圖、功能塊圖和邏輯指令語言編制數控機床邏輯控制程序，這只種語言程序編制方式叮以相互轉換，可大幅度的減少程序邏輯錯誤。在該平臺的編程界面中，可實時監測到各種硬件輸人信號的狀態以及各程序語句的執行狀態，使得程序調試、功能檢查都極其方便，此外，本試驗平臺還可直接按程序流程方式編制程序，使得各模塊邏輯關系層次清晰，脈絡分明。

　　根機床的實際功能要求，開發設計機床的操作面板和電器控制柜后。便可編制實現機床功能所需的邏輯控制程序，我們編制的數控機床邏輯控制程序，在英特馬述數控機慶卜實際測試，圓滿完成了上電控制、指示燈點亮，報警急停。手動自動控制，上下刀控制等功能，達到了預期效果。

　　伺服系統動態特性仿真

　　在開放式數控系統的構建過程中，伺服系統的參數設置與優化，直接影響到數控系統的精度和性能。因此對研制開發的英特馬達數控機床的伺服系統開展了動態特性的建模研究。并利用MATLAB進行了仿真分析，依據本分析所獲得的參數，指導實際數控系統的參數設置，并制定PLC程序內部的調速環節。

　　我們開發的數控機床是半閉環位置伺服系統，在依次建立數控機床的伺服電動機、比例放大環節調節器環節、傳動環節等的動力學模型后，得出的半閉環位置伺服系統的整體數學模型。

　　經參數調整和優化，可以使機末在很短時間內達到穩態輸出值，井且沒有超調量，從而達到機床控制參數的優化目的。

　　在開放式數控系統中，PLC與CNC實現了緊密集成、合理運用公用存儲器，實現它們之間的信息交互。對提高機床性能、簡化機床電器設計具有重要意義。PLC接口端子信號定義表，對機機床電器接線安裝、PLC邏輯程序。先將其精心設計完成，從而會給后續設計帶來巨大的方便。通過對機床伺服系統進行動態建模與分析，可對機床控制參數的優化設置。面向國際前沿，采購優質，先進的零部件，組裝自己的數控產品，是我國加入世貿組織后，民族機電產品贏得世界市場競爭的一條捷徑。本文方法和技術手段，均在我們自行研制的開放式數控機床上得到實驗驗證。