基于软PLC的高精密圆度仪设计

　　0 引言

　　圆度仪是集机、电、液、气一体化的技术密集的高科技产品，广泛用于工厂车间和计量部门，可测各种规则、不规则的环形工件的圆度、同心度、同轴度、平面度、平行度、垂直度、表面波纹度(Wc、Wp、Wv、Wt、Wa、Wq)、频谱分析、波高分析、偏心、轴弯曲度及跳动量等[1]。PLC以其强大的功能体系，高安全性，非常适合圆度仪控制，但硬PLC 技术对外封闭，各个生产厂商的PLC硬件平台各不相同，支持的PLC语言也不相同，制约了PLC技术在圆度仪控制中的应用。

　　该文的设计目标是在借鉴传统硬PLC体系结构及功能的基础上开发软PLC系统，其目的是在嵌入式硬件平台上用软件实现对圆度仪的控制。

　　1 圆度仪系统简介

　　圆度仪采用半径法，工件旋转式测量圆度，旋转轴系采用高精度气浮主轴。该文以低速圆度仪为应用对象，主轴转速5r/min。电气部分由计算机、精密电感位移传感器及驱动电路、采集电路、导轨控制线路等组成。测量软件采用基于中文版 WinXP 操作系统平台的测量软件，完成数据采集、处理、分析及管理等工作。使得圆度仪测量系统更加精确和稳定，能够满足现代工业对圆度仪测量系统的要求。

　　基于嵌入式软PLC的圆度仪系统由开发系统和运行系统两部分构成，如图1所示。PC机为圆度仪控制和评价的上位机系统，实现对IEC6ll3-3标准规定的编程语言的编辑、编译、调试和下载，并负责上位机与下位机的通信设置，监视变量及I/O模块的配置。线性可变差动(LVDT)位移传感器、AD698调理电路、AD7691转换芯片、LPC2478微处理器构成的信号采集板卡构成了下位机系统，主要完成输入处理、程序执行、输出处理等工作。线性可变差动(LVDT)位移传感器对待测工件进行非电量测量，AD698调理电路对采集信号进行有效的放大、滤波与调理，使得微弱的信号转换成能被A/D转换器所采的直流放大信号，之后通过18位AD7691转换器和LPC2478微处理器采集数据，并通过RS232串口向PC机实时发送数据。

　　2 基于软PLC圆度仪执行系统设计

　　2.1 指令表编辑功能的设计与实现

　　编辑模块是开发系统的核心，对程序进行编辑和连接，经过词法分析、语法分析、语义分析和目标代码生成[2]，控制运行过程。把梯形图程序转化成语句表格式，然后再由语句表编译成中间代码，是软PLC语言编辑功能中非常重要的一部分。转换过程分为以下几个阶段:

　　1) 采用双向链表结构存储梯形图图幅所含有的数据信息，进行有效信息检查。

　　2) 在双向链表的基础上将梯形图划分成相对独立的功能块，然后根据梯形图扫描规则，从左至右，由上而下扫描，生成图的邻接表。