开放式数控系统中IPC与PLC通信技术

　　IPC指的是工业中的使用计算机，也就是工业PC，工业PC的设计、制造与实际使用需要考虑到实际工作环境的影响，因为工业生产中的设备需要能够承受温度、湿度、机械扰动、电磁场甚至灰尘等恶劣条件的影响，因此IPC的制造需要使用工业级别的处理器，全部密封的封装箱柜，并且在设备中需要安装保持空气洁净的器件，同时还要能够铺垫避免机械扰动的物质和抗电磁干扰的屏蔽器件，加上多方面的保护措施才能够在工业环境中长期稳定运行，因此其具有极强的稳定性，可以广泛应用在工业、航空、矿业、军事等多种领域中。

　　PLC的全称为可编程控制器，它是在计算机基础上进行开发而成的自动化工业控制器。在工作中可编程控制器可以进行随时更改程序、适应性强，因此具有很强的适应能力和计算能力，同时加上大容量空间、多样化的软件程序应用、便捷的操作和多种独特的功能，如今PLC已经在工业控制中获得了极其广泛的应用。在IPC和PLC发展如此迅猛的今天，两者进行联合开发，在数控领域中发挥强大功能已经获得了可能，在开放式的数控系统中，通过PLC作为下位机处理一线的物理处理和数据收集，IPC可以作为处理设备进行计算、控制、数据研究等多项后期工作，同时如果多个PLC连接还可以实现网络化的控制，因此这两者的联合控制模式，将成为工业数控领域内的主流发展方向。

一、数控系统结构

　　开放性的数控系统采用了开放式的PLC，也就是外置式的PLC，传统的PLC是内置的，且多个PLC只能够由一个CPU进行控制，严重影响了工作效率也错误判别的准确性，外置式的PLC具有成熟的生产厂家，稳定的通信渠道，且具有独立的CPU对其进行控制，大大提高了通信的稳定性和执行效率。

　　在本文的数控系统中，将以数控机床中的数控系统为例，PLC的主要功能是在机床的工作前线进行数据的采集、判断上位指令的传达、执行输入的控制指令，也就是对数控机床的运行状态进行实时的状态数据采集工作。PLC在数控系统中处于协调自身所在的数控系统和外部的控制指令的位置，一方面它需要能够执行IPC传达的控制命令和发送数据信息，一方面也需要通过DMP接收机床操作命令，根据这些接收到的命令输入机床的各个电机环节进行操作。而上位的工业计算机IPC的主要工作是对采集好的数据进行存储、挖掘并将结果进行输出显示等工作，这样就能够通过两者的配合实现对数控机床工作数据进行实时的采集与显示工作，另外上位机还需要进行对活动的机械设备进行电机等运动器件位置与方向、速度等参数的实时控制工作。系统中IPC与PLC采用点对点的通信方式，具体是通过RS232的串行接口进行连接，PLC与计算机的各个接口也都是通过RS232来进行。

二、IPC与PLC之间的通信

　　数控系统中的通信接口主要有两个，一个通过RS232串行接口进行数据指令的传输，一个是通过数据线与计算机进行程序的输出与写入工作，该接口也是通过RS232的串行接口，通过RS232数据线进行程序的传输和读写操作。

　　在通信工作开始之前，IPC与PLC的连接需要在正式开始之前进行初始化操作，PLC、IPC需要各自都采用同样的数据传输格式以及波特率参数。同时，在通信正式开始之前，PLC的寄存器也需要进行统一的读写操作，其中寄存器412用于进行选择计算机的连接方式，寄存器413用于选择奇校验，设置传输8位，并选择停止位，寄存器414的作用是设置数据传输的速率。在计算机中，默认设置一号端口为PLC的通信读写端口。

　　在计算机通过串口对PLC进行通信程序的读写时，存在一套完备成熟的通信协议工具进行辅助程序通信，这个协议已经具备了如何接收上位机的控制指令、PLC的编号和命令设置方式。该指令的具体执行过程如下：

　　首先，由上位机发出命令，该命令的前段包括起始码、接收的PLC的编号、特征码、正文命令内容、块校验码等内容，该格式由通信协议实现进行了规定；其次，PLC的工作，其在接收到上位机发出的命令之后会首先对其进行检查是不是一段完整的合法指令，然后再检查自身的PLC编号是不是与指令中的目的编号相符合，如果这一切都符合要求，那么其会进行数据的发送工作，不然其会进行中断以拒绝操作，根据错误的原因发送固定格式的错误代码。

为了保证上位机与PLC之间通信的准确与可靠性，在通信协议中会设置一段块校验码，具体的使用方法是将上位机传来的指令进行校验，在校验中会将正文的指令内容进行一定形式的逻辑运算，转换为其它形式的代码，PLC在接收到信号后会对块校验码进行反演计算，如果与发送端的相同，那么就可以进行正常通信工作执行，否则就说明通信出现问题，根绝校验