3. LinuxCNC状态反馈至PLC
任务说明
本案例实现LinuxCNC将自身运行状态（空闲、运行、报警）通过数字输出信号反馈给PLC。LinuxCNC作为从站，PLC通过读取数字输入点获取状态。状态映射：空闲=00（无信号），运行=01（OUT0导通），报警=10（OUT1导通）。
硬件与前置条件
- LinuxCNC安装有
halcmd命令行工具，并已配置好运动控制（如POSIX或TRIVKINS类型） - PLC数字输入模块支持24V直流电平，与LinuxCNC输出接口电平匹配
- LinuxCNC的并行端口或扩展板卡（如MESA 5i25）已正确加载，且输出引脚已映射到物理端子
实现方案
使用LinuxCNC的HAL层逻辑：通过halui组件读取运动状态信号，经logic组件（或and2/not组合）编码为两位二进制信号，最终连接到数字输出引脚。状态判定依据：halui.motion.0.is-idle为真表示空闲；halui.motion.0.is-running为真表示运行；halui.motion.0.is-alarm为真表示报警。三者互斥，但报警优先级最高。
关键完整代码
创建文件state_to_plc.hal，内容如下：
# 加载halui组件（若未在主配置中加载）
loadrt halui
# 加载逻辑门组件
loadrt and2
loadrt not
# 创建两位输出编码：OUT0=运行，OUT1=报警
# 空闲状态由两者均为0表示，无需额外信号
# 运行状态编码：OUT0 = is-running
newsig run_out bit
newsig alarm_out bit
# 连接halui状态信号到中间信号
linksp halui.motion.0.is-running run_out
linksp halui.motion.0.is-alarm alarm_out
# 将中间信号连接到物理输出引脚（以并行端口为例）
# 假设OUT0连接pin0，OUT1连接pin1
setp parport.0.pin-00-out-invert 0
setp parport.0.pin-01-out-invert 0
# 将信号连接到输出引脚
net run_out => parport.0.pin-00-out
net alarm_out => parport.0.pin-01-out
# 报警时同时拉高OUT0，形成10编码（可选，若PLC需区分报警与空闲）
# 若采用00=空闲、01=运行、10=报警，则报警时OUT0应为0，OUT1为1
# 上述连接已满足：报警时alarm_out=1，run_out=0，即10编码
# 启动实时线程（若尚未启动）
start运行与加载
- 将上述文件放入LinuxCNC配置目录（如
~/linuxcnc/configs/my_mill/） - 在
.hal主文件中追加一行：source state_to_plc.hal，或手动在终端执行：halcmd -f state_to_plc.hal - 启动LinuxCNC（如
linuxcnc my_mill.ini）
验证方法
- 空闲状态：LinuxCNC启动后未执行任何MDI命令，用万用表测量OUT0与OUT1对地电压，两者均应为0V（或低电平）
- 运行状态：在MDI中输入
G0 X10并执行，此时OUT0应为高电平（如5V或24V），OUT1为低电平 - 报警状态：触发急停（E-Stop）或输入超程报警，OUT1应为高电平，OUT0为低电平
- PLC侧验证：将OUT0接入PLC输入点I0.0，OUT1接入I0.1，PLC程序中读取字节：值为0=空闲，1=运行，2=报警
常见问题
- 输出无变化：检查
parport是否加载且端口地址正确，用halcmd show pin parport.0.pin-00-out查看当前值 - 报警信号不触发：确认
halui.motion.0.is-alarm信号在急停时确实为真，可用halcmd getp halui.motion.0.is-alarm实时查询 - 编码冲突：若PLC需区分“急停”与“普通报警”，可增加第三个输出位，本案例仅覆盖基本三态
通过上述配置，PLC无需了解LinuxCNC内部协议，仅通过两个数字输入点即可获取核心运行状态，满足机床远程监控或安全联锁的基本需求。