0 引言

　　PMAC(Programable Multi-axes Controller)是美國Delta Tau公司生產(chǎn)的多軸運動控制器，采用高速度的DSP56000系列數(shù)字信號處理器，提供全新高性能技術(shù)驅(qū)動各種類型伺服電機，滿足用戶在運動控制各個領(lǐng)域的需要Ⅲ。PMAC優(yōu)異的軌跡跟蹤能力和開放特性，是開發(fā)高性能數(shù)控系統(tǒng)的理想產(chǎn)品。PMAC具有多種接口類型以適應(yīng)不同的系統(tǒng)構(gòu)架方式，女flISA和PCI接口類型可構(gòu)建“PC+PMAC”數(shù)控系統(tǒng)、PCI04接口類型可構(gòu)建嵌入式數(shù)控系統(tǒng)。PMAC也能夠獨立構(gòu)成數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品，并且可以通過RS232、RS485或USB接口與計算機進行通訊。在開發(fā)PMAC數(shù)控系統(tǒng)中，掌握PMAC的關(guān)鍵使用技術(shù)是有效構(gòu)建數(shù)控系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。作者在北京理工大學(xué)的“PRS．XY型混聯(lián)機床”項目研制中，采用了“PC+TurboPMAC”模式成功地開發(fā)了開放式數(shù)控系統(tǒng)。通過深入研究和實際應(yīng)用，總結(jié)了PMAC的部分關(guān)鍵技術(shù)的實際應(yīng)用方法，本文就有關(guān)PLC編程、代碼轉(zhuǎn)換以及數(shù)控程序跟蹤技術(shù)和實現(xiàn)途徑進行描述。

1 PLC編程技術(shù)

　　常規(guī)PLC(Programable Logic Controller)的基本工作方式是周期循環(huán)掃描，分為3個步驟：集中輸入采樣、程序運行和集中輸出刷新。集中輸入和輸出方式是PLC的重要特征之一，程序在運行過程中通過輸入和輸出映象寄存器訪問I／O端口，而不直接訪問物理端口，這樣可有效避免控制程序的邏輯混亂。PLC程序一般可通過語句程序和梯形圖程序編制，而后者由于與電氣圖有一定的相似性，邏輯清晰直觀、容易理解，在實際工程中得到了普遍應(yīng)用。

　　PMAC內(nèi)嵌了PLC功能，以支持數(shù)控系統(tǒng)的邏輯處理和I／O控制，并且具有一般PLC的運行特征，即循環(huán)運行方式，但通常是通過語句程序?qū)崿F(xiàn)的，而且沒有明確的集中處理約束，因此在進行復(fù)雜PLC程序設(shè)計時應(yīng)借鑒常規(guī)PLC的設(shè)計方法和原則，才能保證程序邏輯的準確性。

　　要實現(xiàn)PLC的集中輸入輸出特性，首先要保證I／O語句在程序中的位置，即首先將輸入端口的狀態(tài)數(shù)據(jù)讀入映象寄存器中，使運行程序只檢測該寄存器的狀態(tài)，將輸出結(jié)果存放在輸出映象寄存器中，最后將輸出映象寄存器的內(nèi)容映射到實際物理端口。在配置了ACC一34A端子板的PMAC系統(tǒng)中，

　　(1)數(shù)據(jù)定義

　M1000和M1002分別對應(yīng)輸入和輸出端口物理地址，由PMAC系統(tǒng)即時刷新端口狀態(tài)；M1001和M1003為對應(yīng)的映象變量，并指向PMAC固定存儲器，以便在上電或復(fù)位時自動清零。把緩沖器字節(jié)分解成位，并由M變量直接進行位操作，方便了對端口各位的獨立操作。

　　(2)PLC程序

　　符合了PLC的基本工作方式，用戶程序只需對M1001和M1003映象變量或分解后的M變量操作，不要直接訪問M1000幣IIMl002。

　　梯形圖是編制PLC程序的有效方法，將其引入PMAC的PLC程序設(shè)計中，代替直接使用編程語句的設(shè)計方法，在很大程度上降低了PLC程序設(shè)計難度。為描述該設(shè)計方法，典型的電機正反轉(zhuǎn)控制電路為例進行說明。

　　在PMAC數(shù)控系統(tǒng)中，將按鈕SBl、SB2、SB3和熱繼電器KR的常開觸點接在端子板的輸入端，將KMl和KM2接觸器線圈接在輸出端，則其控制邏輯可表達的梯形圖。

　　M變量分別對應(yīng)按鈕在PMAC中的輸入位和輸出位，因此M具有邏輯變量特性，即只能取值0或1。容易根據(jù)梯形圖寫出由布爾邏輯表達的PMAC程序語句；

　　M900=(M800^1)＆(M801IM900)＆(M901^1)＆(M803^1)；，

　　M901=(M800^1)＆(M8021M90 1)＆(M900^1)＆(M803^1)；

　　語句中的“I”是“位或”操作符，表示節(jié)點并聯(lián)；“&”是“位與”操作符，表示節(jié)點串聯(lián)；PMAC中沒有“位反”指令，但可使用“異或”操作符“^’’表示梯形圖中的常閉節(jié)點，即有：

　　M按位取反=M^1_M常閉節(jié)點

　　顯然，采用梯形圖設(shè)計使邏輯關(guān)系清晰明了，尤其對于復(fù)雜的邏輯程序設(shè)計，采用布爾邏輯表達式避免了因大量使用if...Else...Endlf條件語句而造成的邏輯混亂，而且程序語句運算簡單，有利于加快程序的執(zhí)行速度。

2 數(shù)控代碼轉(zhuǎn)換

　　PMAC有一套完整的專用數(shù)控編程語言，支持用戶進行數(shù)控程序設(shè)計。而對于通用數(shù)控機床，編程語言通常采用國際ISO標準規(guī)定的代碼字符和格式，我國的數(shù)控機床標準也是參照ISO制定的，如GB8870—88(代替JB3050—82)等效IS0840標準。因此由PMAC構(gòu)建的數(shù)控系統(tǒng)必須將G、M、T等代碼轉(zhuǎn)換為PMAC的專用語言。

　　PMAC能以子程序的方式支持G、M等代碼的使用，只需在PMAC中編制相應(yīng)的子程序，將G和M代碼轉(zhuǎn)換為PMAC的運動程序表達式，即可實現(xiàn)對ISO代碼的支持。子程序的入口地址根據(jù)代碼字符和后續(xù)的功能號確定，G代碼的轉(zhuǎn)換子程序格式如下：程序中，M902對應(yīng)主軸的控制端口，M02代碼轉(zhuǎn)換中使用延時指令的目的是停止PMAC的程序預(yù)讀功能，以免主軸提前停止。

3 數(shù)控加工程序跟蹤

　　數(shù)控加工過程中，需要對程序的運行過程進行跟蹤，即要求實時顯示當前正在執(zhí)行的數(shù)控代碼。在“PC+PMAC”的數(shù)控系統(tǒng)中，可通過顯示界面顯示程序執(zhí)行過程。

　　PMAC的在線指令“PE”能夠顯示當前正在執(zhí)行程序行的偏置地址，但由于用戶程序是以ISO標準代碼編制，在PMAC中使用了代碼轉(zhuǎn)換，因此用“PE”指令很難捕捉到當前的G或M代碼指令，基本上只能返回轉(zhuǎn)換子程序中的PMAC語句在該子程序中的偏置地址，而該地址數(shù)據(jù)對于用戶程序中的任何同功能代碼都是一致的，因而無法判斷當前正在執(zhí)行的程序代碼。

　　有一個簡單的方法可以解決數(shù)控程序跟蹤問題，即在用戶程序下載到PMAC之前，自動在每一行程序前自動插入標志變量賦值語句，賦值量與對應(yīng)的用戶程序行號一致，但界面顯示仍為原始的用戶程序。通過標志變量的值即可判斷正在執(zhí)行的代碼位置，并可以在界面顯示的程序中做明顯標記。

　　程序中的M1變量為標志變量，不能使用“=”賦值格式，必須使用“==”賦值格式。PMAC具有程序預(yù)讀功能，“=”賦值會在預(yù)讀時立即執(zhí)行，導(dǎo)致M1的賦值提前于實際運行的程序代碼。“==”是一種同步賦值格式，使用該賦值格式的M變量稱為同步變量，同步變量在預(yù)讀時不會進行立即賦值，只有在該變量的下一個運動程序塊開始實際運行時才進行賦值，從而保證了M變量值與當前運行的程序行完全同步。

4 結(jié)束語

　　本文對開發(fā)基于PMAC的數(shù)控系統(tǒng)中的有關(guān)軟件設(shè)計技術(shù)進行了探討，分析了常規(guī)PLC的運行原理，將集中輸入輸出思想、梯形圖設(shè)計方法和布爾邏輯表達式引入到PMAC的PLC程序設(shè)計中，簡化了程序設(shè)計，提高了程序的可靠性和邏輯清晰度。對G代碼和M代碼的轉(zhuǎn)換方法做了說明，使數(shù)控系統(tǒng)能直接支持廣泛使用的ISO代碼編程。數(shù)控加工程序行的實時跟蹤是數(shù)控系統(tǒng)的重要實用功能，文中對PMAC由于代碼轉(zhuǎn)換而不能有效跟蹤程序執(zhí)行過程的問題提出了解決方法。文中提到的設(shè)計技術(shù)均應(yīng)用于北京理工大學(xué)PRS-XY混聯(lián)機床開放式數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計中，并取得了很好的效果。