摘要：文章简单说明了基于PLCopen的数控机械控制器的总体设计思路，并从基于PLCopen的数控机械控制器设计关键点、Visual C++环境下PLCopen运动控制的实现、PLCopen运动控制库的设计与实现、典型数控机械的实现这几方面入手，着重阐述了基于PLCopen的数控机械控制器设计方案与实现要点，以期为相关工作人员展开数控机械控制器优化开发项目实践中提供一些借鉴。 关键词：PLCopen；数控机械控制器；运动控制库
引言：双人雨披为提升数控机械控制系统的灵活性、通用性，强化其运行效率以及使用便捷程度，可以应用PLCopen这种新技术理念落实对数控机械控制器的设计，更新开发设计方案。
一、基于PLCopen的数控机械控制器的总体设计思路
在开发设计PLCopen运动控制功能块的实践中，可以应用IEC 61141-3内FBD语言完成编程，引入“Look and feel”设计理念，设定其中的主要内容包括输入变量、输出变量、内部运动控制算法、功能块标识等等。定义各个功能模块，即定义各个以PLCopen运动控制功能块
标识的衍生数据，结合具体运动控制功能，完成对输入变量以及输出变量的确定。对于PLCopen运动控制功能块而言，运动控制算法为该功能块的功能核心，一般情况下，该部门普遍针对用户进行隐蔽，落实了封装，而在实际的使用期间，用户可以单纯结合自己的控制需求选取相对应的功能模块，结合对应输出与输入量的计算，即可实现所需功能。
切实参考基本数据类型、类属数据库类型、导出数据库类型完成对PLCopen运动控制库类型的确定。在进行PLCopen运动控制库的开发设计期间，需要重点把握的数据主要有以下几种，即：运动控制相关数据、轴与轴组相关数据、运动参数相关数据。其中，对于轴与轴组相关数据而言，最为常见的类型包括AXIS_RFE以及AXES_GROUP_RFE，保证相应数据类型贯穿于整个设计方案，其他数据类型能够直接或是间接的为该数据提供服务[1]。
二、基于PLCopen的数控机械控制器设计与实现
（一）基于PLCopen的数控机械控制器设计关键点
在进行基于PLCopen的数控机械控制器开发设计期间，需要着重把握的关键难问题与要点如下所示：第一，针对所有运动控制功能模块，均要求落实独立性设置，即确保各个功
能模块可以独立运行，同时要确保其相应功能模块及其轴有关信息具备完整性以及连续性的特点。在此基础上，要完成对单轴参考数据类型AXIS_REF的合理性设计。第二，确保物理单轴与概念轴组之间具有联系性，且轴组功能块可以实现多轴协同控制。此时，需要在相应数控机械控制器的设计期间强化落实对轴组参考数据类型AXES_GROUP_REF的合理设计。第三，在落实多功能模块的开发设计期间，或是为实现轴与轴之间的复合控制，并保证可以参考对应的逻辑关系以及时序完成对控制方案的合理性设定，需要在相应数控机械控制器的开发设计中强化落实对PLCopen运动控制状态机的设计。第四，在针对运动控制类功能模块实施开发设计的过程中，要求重点分析、考量的加速进程与减速进程的设置，以及运动控制模块各项功能的实现。第五，展开轴组功能模块设计的实践中，要掌握并应用轴组的建立方法。
（二）Visual C++环境下PLCopen运动控制的实现
在进行对PLCopen数控机械控制器的开发设计期间，针对PLCopen运动控制库，可以在Visual C++环境中完成开发，实现对控制算法的便捷性、灵活性编程。同时，由于使用语言开发了PLCopen运动控制库，所以可以做到在不同硬件平台之间顺利转移相应控制库的
效果，赋予了PLCopen运动控制库以更为理想的适用性、通用性。实践中，Visual C++环境下PLCopen运动控制库的开发主要步骤设定如下：在Visual C++平台内落实功能块控制算法的编程，在TwinCAT平台内实现功能块的组织结构设计、接口变量设计。依托这样的设计方式，能够顺利导出obj文件以及lib文件，并同时生成PLCopen运动控制库，轴组控制、单轴以及多轴为PLCopen运动控制库所包含着的主要内容[2]。同时，为了确保其他数控机械功能可以得到良好与有效的考法，完成对符合PLCopen运动控制规范的自定义功能模块的设计，包括点动控制模块、虚拟主轴模块等。
（三）PLCopen运动控制库的设计与实现
PLCopen运动控制库的设计期间，重点落实对以下几项功能模块的设定与开发，即有：第一，电源开关管理模块。对于该功能模块而言，在实际运行过程中重点承担着使用、管理所有存在于物理轴上的电源及其开关的任务。第二，功能配置与状态管理模块。对于该功能模块而言，在实际运行过程中重点承担着读写轴与轴之间组状态参数、运动参数的任务，针对运动参数实施倍率控制。同时，针对轴组，该功能模块还支持着轴组构建、撤回、运动转变设置等功能的实现。第三，运动控制信息管理模块。对于该功能模块而言，
在实际运行过程中重点承担着读取轴组间运动控制信息的任务。第四，错误信息管理模块。对于该功能模块而言，在实际运行过程中重点承担着读取轴组间错误信息的任务，同时也支持着轴组间错误信息的复位，基本功能与运动控制信息管理模块保持一致。第五，运动控制执行模块。对于该功能模块而言，在实际运行过程中重点承担着控制运动中止以及终止和回零、控制轴间协调、连续控制、控制单轴速度等任务，该模块在整个PLCopen运动控制库中占据着控制核心地位。同时，针对轴组，该功能模块还支持着定位控制、运动中止、运动终止等任务的快速实现。
（四）典型数控机械的实现
引入TwinCAT平台，使用已经完成开发的PLCopen运动控制库，结合IEC 61141-3内FBD语言的应用，落实对典型数控机械的构建。在此过程中，需要提前完成对目标机械控制需求的分析，在切实把握控制功能需要的条件下，落实多个功能模块的划分；在PLCopen运动控制库或是自定义功能库内，调用相关功能模块，并结合控制逻辑落实对多个功能模块的高质量连接，设置有关变量，包括输入变量、输出变量、内部变量，完成机器人功能库以及数控机械库的开发[3]。在TwinCAT平库文件下，针对机器人功能库、数控机械库以及
PLCopen运动控制库的功能实施集成。此时，用户可以利用自己所开发的数据控制机械功能模块执行个性化更强的控制方案、专用控制方案，完成开放性目标。
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总结：综上所述，在Visual C++环境下设计开发PLCopen运动控制库；在TwinCAT平台内实现功能块的组织结构设计、接口变量设计，结合IEC 61141-3内FBD语言以及于AXIS_RFE、AXES_GROUP_RFE这两类数据的应用，能够实现对PLCopen运动控制库的优化构建，更新了数控机械控制器的开发设计方案。
参考文献：
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[1]刘武垚,朱志红,吕晓凡,等. 基于PLCopen Safety的数控系统安全PLC软件系统[J]. 组合机床与自动化加工技术,2022,(04):114-117+122.
[2]梁艳阳,吴伟,姚超智,等. 基于PLCopen标准的工业机器人运动控制器的设计与实现[J]. 现代制造工程,2021,(12):35-40+52.
[3]汤海天,钟辉,张晓辉. 基于PLCopen的PAC控制器研究与实现[J]. 电工技术,2019,(14):1-3+5.
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