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浅谈基于CNC 的软PLC 虚拟机中元件库的研究论文 0引言 数控是用数字信息对机械运动和自动化加工过程进行控制的技术，是现代国家制造业信息化水平和国际竞争能力的象征，已有50多年的发展历史。如今，随着市场竞争日趋激烈，被加工零件的精益求精及微型计算机的迅猛发展，软PLC发展成为进一步提高数控技术、实现数控系统开放化的重要手段。软PLC能够充分利用工业控制计算机(IPC)或嵌入式计算机(EPC)的硬件和软件资源，改变传统硬件PLC繁琐、呆板的缺点，全部用软件灵活地来实现数控功能。 1软PLC虚拟机系统 在数控机床运行过程中，PLC是机床本体与数控装置之间的桥梁。它根据C内部标志以及机床的各控制开关、检测元件、运行部件的状态，按照程序设定的控制逻辑，完成对刀库运动、换刀机构、冷却液等的控制功能。 1.1软PLC 软PLC采取基于虚拟机的解决方案，分为开发系统和运行系统两部分。开发系统实际上就是编程器，完成调试和编译工作。运行系统是软PLC的核心，完成输入处理、程序执行、输出处理等工作。 1.2软PLC虚拟机 2软PLC中元件库模块的研究 2.1元件及元件库 梯形图中的触点、线圈和用方框表示的功能块，把这些绘图元素叫做“元件”。由于“元件”在梯形图中作为梯形图的绘图元素，因此元件中包括其所具有的自身参数(输入参数、输出参数)和功能函数(逻辑行为)。 所有的元件按照一定的分类规则组合在一起，称元件的组合为元件库。元件库是软PLC虚拟机中独立的模块，包含元件的绘图信息和行为信息，提供了一组对外访问的接口，其它模块通过这些接口获取希望获得的信息。 2.2元件库的数据结构 由于标准中规定的元件数量较多，为了便于信息查找，可对其建模过程采用按类型分组的策略，功能相近的元件分在同一个元件组中，采用的数据结构是链表。每个元件库包含一个元件组链表，该链表的结点为元件组的信息，每个元件组又包含一个元件链表，结点为元件。2.3开发语言及编程工具的选择 开发元件库，可以选择当今业界流行的C+语言，C+是C的派生，是C的超集，是一种面向对象的程序设计语言(Object-OrientedProgrammingLanguage，OOPL)，具有封装性、继承性、多态性等独到之处，使程序结构更加清晰，更易于扩充和维护，更加灵活，程序设计者能更好地理解和管理庞大的复杂程序。 3标准元件库的创建 3.1实现原则 元件库创建的过程中，采用了C+标准程序库，提供了容器和泛性算法。比如:实现元件库模型中的实体类时，使用了标准库中提供的元素，包括pair、wstring等类型和list、vector等容器，直接调用容器类提供的成员函数，不但避免了自己设计链表、动态数组等数据结构容易产生的错误，而且对软件的可靠性有了很大的提高，大大提高了开发效率和程序质量。 3.2元件库的组类 元件的信息分成两部分描述。一部分为静态信息，包括绘图信息和参数信息，抽象出元件基类CBaseUnit，具体的元件类都继承自元件基类，例如元件ID、元件大小、元件名称和参数表等属性的初始化和描述;另一部分为动态信息，也就是元件的行为信息，抽象出行为抽象基类CDictate，具体元件行为的描述都继承自该类，例如纯虚函数Run。通过两部分信息结合，完成对元件描述和类型声明。 由于元件较多，所以采取了分组策略，将标准中规定的功能相关的元件放在一组当中，产生元件组。对元件组类的声明可以如下: classCUnitGroup public: CUnitGroup(); virtualCUnitGroup(); voidAddUnit(CBaseUnit*pUnit);/向元件组中添加元件 成员函数定义略 private: unsignedintm_nID;/组ID std:wstringm_szName;/组名称 std:listUnitsm_units;/元件 组中包含元件链表 ; 元件组实例对象可以通过调用AddUnit成员函数向元件组添加元件，使得元件组中成员变量链表的节点是元件对象的指针，对元件的操作可通过遍历元件组来实现。 3.3标准元件库的实现 标准元件库中共包括触点组、线圈组、程序控制组、计数器指令组、定时器指令组、数学运算组、逻辑运算组等多个元件组，将标准中的元件按功能分配到相应的元件组中。在元件库中需要将具体的元件组组织起来，并且通过公有接口提供给系统中的其它模块。针对元件库的功能出元件库基类CBaseUnitTempl，在该类中包含成员变量std:listnamedUnitGroups，该成员变量把元件组的指针作为链表的节点，可以把元件组对象的指针存放在该链表对象namedUnitGroups中。此外，该基类主要包含了一组虚函数，标准元件库继承该基类，并对继承的接口进行重写，元件库中接口按功能主要分为以下4类: (1)元件库信息相关接口，包括获取元件库ID号、是否是标准元件库等接口。 (2)元件组信息相关接口，包括获取元件组名称、各个元件组中元件的数量、创建新的元件组等接口。 (3)判断元件类型的接口，包括判断元件是否为直线、是否为触点等接口。 (4)元件信息相关的接口，包括获取元件参数类型、获取元件大小、获取元件名称等接口。 4总结 开放式数控系统是当今数控技术的发展方向，软PLC因具有更好的数据处理能力、网络通讯能力和开放的体