现场总线运动控制模块的设计及其在PLC系统中的应用

　　(1) 管理层:是最高层，负责系统的管理与决策。其中PLC是整个控制网络的核心，它作为Modbus网络的主设备，通过Modbus网络与各运动控制器之间传输生产管理信息、质量管理信息及CNC的运行情况等数据。上位计算机运行组态软件,通过RS-232串行通信口与PLC通信，实时监控系统的运行。
　　(2) 控制层:是整个网络系统的中间层,各运动控制模块挂接在Modbus网络上成为其从节点,负责下面CNC运行过程的监控、协调和优化。
　　(3) 器件层:雕刻机是整个网络的最低层，是现场总线网络中直接面对现场的器件和设备，为网络的终端执行机构。
2.2 用协议宏功能实现Modbus协议
　　在协议宏软件CX-Protocol上创建工程，选择正确的设备名称、型号及网络类型。然后创建通信序列和接收序列，并下载到PLC通信板中。在PLC中编写程序，用PMCR指令调用指定的通信序列，实现与运动控制模块的通信。通信协议宏主要由发送/接收数据程序构成,每个通信协议最多包含0~999个发送/接收数据程序，每个发送/接收程序最多由16步构成。协议宏结构如图6所示[3]。

2.2.1创建通信序列
　　将通信序列号设为“000”,在通信序列中要设置PLC与通信板链接字、传输控制参数、响应接收方式、数据接收监控时间、数据接收完成监控时间、数据发送完成监控时间等内容。
　　(1) 创建通信步(Step)
　　在通信序列“000”中创建Step00和Step01 2个通信步。Step00用于控制运动控制模块的运行，Step01用于查询运行状态。在每一个通信步中包括步号(Step)、重复计数器(Repeat)、命令(Command)、重试次数(Retry)、发送信息(Send Message)、接收信息(Recv Message)、是否响应(Response)、出错处理方式(Error)等内容。
　　(2)创建发送和接收信息
　　发送信息与接收信息必须严格按照Modbus协议格式编写，需要设置校验码（Check Code）、数据长度（Length）、地址（Address）和数据（Data）等信息。
　　(3)创建接收阵列
　　PLC向运动控制模块发送指令时，模块可能返回运行正常或错误响应信息，在接收数据时，使用阵列的形式加以区分。系统创建了2种可能接收的信息“Run Normal”和“Error”，并针对每一种情况设定不同的处理方法(Next Process)，用于可能出现的各种响应信息的处理。
2.2.2 通信实现
　　(1) 通信设置
　　PLC的通信参数设定必须与运动控制模块的参数一致。对通信板上的开关做调整时，设SW1置于ON侧，使用RS-485方式；SW2设定为ON，接入120 Ω的终端电阻；设定通信板端口A为通信协议宏方式。
　　(2) 编写通信程序
　　通信协议宏的调用程序段如图7所示,图中:289.08为通信板端口A操作标志,当289.08为OFF时，表示可以使用端口A进行通信。通信过程中289.08置为ON，通信结束后，289.08置为OFF状态;当2.00由OFF变为ON、且289.08为OFF时，调用通信板上的通信序列，通过端口A发送和接收数据。通信序列号、发送和接收数据的存放区由PMCR指令的3个操作数指定,其梯形图见图7。

　　使用2片32位高性能单片机组成双核系统实现运动控制模块的功能，兼顾了性能和价格。同时因为使用了ANSI C的标准库函数，程序移植性好，数控解释程序中的关键技术G代码解释器的开发难度大大降低。在运动控制模块中移植Modbus协议，从而使其能简单地与PLC系统组成运动控制网络。采用欧姆龙通信协议宏实现控制多台运动控制模块，简化了现场布线，达到了设计要求，取得了很好的效果。