数控系统的连接.ppt
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第一节 通信接口与网络
数据通信,简单地说,就是数字计算机或数字终端之间的 通信。它能通过数字传输系统来实现,也能如前所述通过模 拟传输系统来实现(此时就要用到调制解调器)。在通信过程 中,我们将对信息进行收集和处理的设备称为数据终端设备 DTE (Date Terminal Equipment),它们可以是信源、信宿 或两者兼有。将信号变换器等类似的装置称为数据通信设备 DCE (Dale Communication Equipment) ,它是DTE和通信信 道的连接点。数据通信时,衡量数据传送速度的参数是波特 率,即每秒所能传送数据的位数。
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第一节 通信接口与网络
(3) RS-2320规定的电平与TTL电平、MOS电路电平都不 相同。RS-2320规定:逻辑“0”;要高于3V,逻辑“1”要低于3V。电源常采用±12V或±15V。因此,与计算机连接时, 必须经过电平转换。常采用的电平转换芯片有75188或 MC1488(用于发送端)、75189或MC1489(用于接收端)。
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第一节 通信接口与网络
一、数据通信的基本概念
通信是指在发送端将数据转换为信号,在特定的介质中进 行传输,在接收端将这种信号最终还原为数据的过程。图61是通信系统的模型。该图中,发送端信源的作用是把各种 信息转换成原始电信号,为了使这个原始信号适合在信道上 传输,就要通过变换器转换成适合于在信道上传输的电信号。 信道是指信号的传输媒体及有关的设备,如中继器等。通过 信道传输到远地的电信号是由接收端的反变换器转换,复原 成原始的信号,再送给接收端的信宿,然后由信宿将其转换 成各种信息。
量接口; XS30~XS33——模拟式脉冲式步进式进给轴控制接口; X S40~XS43——串行式HSV-11型伺服轴控制接口。 若使用软驱单元则XS2、XS3、XS4和XSS为软驱单元的转
接口。
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第一节 通信接口与网络
三、异步串行通信接口
异步串行数据传送在数控系统中应用较为广泛,现在主要 的接口标准有EIA RS-232C/20 mA电流环、EIA RS-4 22/449 以及EIA RS-4 85。这里的EIA是美国电子工业协会 ( Electmnic Industries Association)的英文缩写,RS ( Recommended Standard)表示推荐标准,后面的232、 422 等为标识号码,而后缀(如RS-232 C中的C)表示该推荐标准 被修改的次数。
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第一节 通信接口与网络
4.异步传输与同步传输 无论是并行传输还是串行传输,数据发送方发出数据后,
接收方都必须在合适的时刻正确地接收。也就是说,接收方 应按照发送方发送信息的频率数、起始时间来接收信息,要 做到双方步调一致(同步)。通常解决这个问题的方式有两种: 同步传输方式和异步传输方式。
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第一节 通信接口与网络
1.RS-232 C 图6-10为CNC系统中标准的RS-2320/20mA接口枢图,图
中8251 A是一种常用的可编程串行接口芯片,简称USART。 它可将CPU的并行数据转换成串行数据,并发送给外设,也 可以从外设接收串行数据并把它转变成可供CPU使用的并行 数据。Motorola MC6850也有同样的作用。使用RS-232C接 口时应注意如下问题:
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第一节 通信接口与网络
在同步传输时,由于通信的双方要保持完全的同步,因此 要求双方必须使用同一个时钟。在近距离传输时,可增加一 根时钟信号线传输时钟信号,保持双方发送和接收的步调一 致。在远距离传输时,可采用锁相技术通过MODEM从数据 流中提取同步信号,使接收方得到和发送时钟频率完全相同 的接收时钟信号。另外,在传输数字信号时,可采用自带同 步的编码(如Manchester编码)方式,来解决通信的同步问题。
3.并行传输与串行传输 图6-2是并行传输方式,即两数据设备之间一次传输n位并
行数据的方式。图中每一位对应于一条信道,用于传输对应 位的代码,这种方式常用于近距离数据传输。 图6-3是串行传输方式,即信息代码的若干位按顺序串行 排列成数据流,并在信道上逐位传输的方式。这种方式在硬 件连接上节省了信道,广泛用于远程数据传输。
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第一节 通信接口与网络
(2)同步传输 这种方式是指在一组字符或数据块的前后加 上同步字符SYN ( Synchronous,其代码是01101000)或同步 位模式(如01111110),组成一帧(Frame),进行传输,如图6 5所示。其中的同步字符SYN起到联络作用,通知接收方开 始接收数据。在传输数据时,通信双方事先应约定同步字符 的代码及同步字符的个数,接收方一旦接收到同步字符,就 开始接收数据,直到整个信息帧接收完毕。
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第一节 通信接口与网络
通信系统中的电信号可以是模拟信号也可以是数字信号, 与之对应的通信系统也有模拟传输系统和数字传输系统两类。 用于传输模拟话音信号的电话系统就是一种模拟传输系统。 当信源是数字计算机或数字终端时,它Fra Baidu bibliotek产生的原始信号都 是数字信号,这种数字信号要在模拟传输系统上传输时,则 先要将数字式的原始信号转换成模拟式的电信号,这个过程 称为调制。执行调制功能的变换器称为调制器。通过信道传 送到接收端的模拟电信号又须再经过一个称为解调器的反变 换器转换成信宿(数字计算机或数字终端)能接收的数字信号。 大多数情况下通信是双向的,调制器和解调器合在一个装置 中,这就是调制解调器(MO-DEM)。
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第一节 通信接口与网络
制造单元计算机A将控制信息和数控加工程序经本地(如 RS-2320接口)连接到数据通信设备DCE(如MODEM),将数 据转换为适合信道传输的信号,再送到数控系统B中;数控系 统B在加工过程中,再将有关的加工状态和过程信息,用同 样的方式传送给制造单元计算机A,从而完成双向通信的任 务。
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第一节 通信接口与网络
(1)异步传输 这种方式是指每个字符都独立传输,接收设 备每收到一个字符的开始位后就进行同步,如图6-4所示。 每个字符在传输前、后分别加上起始位和结束位,以表示字 符的开始和结束(起始位为“0”,结束位为“1”)。起始位和 结束位的作用是实现字符的同步。字符之间的间距(时间)是 任意的,但发送一个字符时,每一位占用的时间、长度是双 方约定好的,且保持各位均恒定不变。为了能检测字符传输 的正确性,可在字符代码后加一位奇偶校验位。
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第一节 通信接口与网络
其中:XS1——电源接口;XS2——外接PC键盘接口;XS3—— 以太网接口;XS4——软驱接口;
XSS——RS-232接口;XS6——远程I/O板接口; XS8——手持单元接口;XS9——主轴控制接口; XS10~XS11——输入开关量接口;XS20~XS21——输出开关
RS-232 C标准接口共有25条信号线,一般采用DB-25型连 接器(标准的25针插座)进行连接。当然也可使用其他形式的 连接器,如在微型计算机上的RS-2320串行端口上,大多采 用9针的连接器(DB-9型),表6-1给出了两者引脚的对应关系。
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第一节 通信接口与网络
(1) RS-232C规定了数据终端设备(DTE)和数据通信设备 (DCE)之间的信号关系,故要区分互相通信的设备是DTE, 还是DCE。一般计算机或终端设备为DTE,自动呼叫设备、 调制解调器、中间设备为DCE。
(2) RS-2320的传输速率应不超过9 600bit/s,一般一对器 件间电缆总长不超过30m。
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第一节 通信接口与网络
(2)外部机床操作面板 许多数控机床,特别是大型数控机 床,为了操作方便,往往在机床侧设计一个外部机床操作面 板,数控装置需与远离它的操作面板进行通信联系。
(3)与通用的手摇脉冲发生器的信息交换。 (4)与进给驱动线路和主轴驱动线路之间的信息交换 一般
(3)全双工通信即两通信终端可以在两个方向上同时进行数 据的收发传输。
一般情况下,一条链路上只能进行单工数字通信或半双工 数字通信,要进行全双工数字通信,一般需两条链路。因为 电信号在有线传输时,只有形成回路才可传输信号,所以一 条传输链路通常由两条导线组成。
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第一节 通信接口与网络
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第一节 通信接口与网络
5.数控系统的数据通信系统 在现代制造系统或各加工单元之间进行数据通信时,也要
通过有关的通信设备和传输媒体交换信息,这些信息可以概 括成数字信号、开关信号、脉冲信号和模拟信号四类。图66是由通信设备和传输媒体构成的连接各加工设备的数据通 信系统。图中,A表示制造单元计算机,B表示数控系统, AP表示用于通信的应用程序(即数控系统中的通信功能子程 序)。
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第一节 通信接口与网络
1.数据传输介质 数据传输介质是指数据通信中所使用的载体,也称传输媒
体。常用的传输媒体有双绞线、同轴电缆、光缆和无线传输 媒体(如微波通信、激光通信和红外线通信)等。
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第一节 通信接口与网络
2.通信方式 数据传输是有方向的。按传输的方向分,通信方式有以下
CNC的20 mA电流环通常与RS-2320一起配置。该接口的 特点是电流控制,以20 mA电流作为逻辑“1”,以0 mA电流 为逻辑“0”,在环路中只有一个电源。电流环对共模干扰有 抑制作用,并可采用隔离技术消除接地回路引起的干扰。其 传输距离比RS-2320远。
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第一节 通信接口与网络
情况下,这两部分装置与CNC装置在同一机柜或相邻的机柜 内,通过内部连线相接,它们之间不设置通用的输入/输出 接口。
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第一节 通信接口与网络
2.数据通信接口 在数控系统的通信过程中,保证信息快速、准确传输的关
键部分是接口。近年来,通信接口技术发展很快,现代的数 控系统都具有完备的数据传送和通信接口。 如:SINUMERIK810/820系统设有两个用于通信的接口RS2320/20mA(可以用于连接数据输入/输出设备),并规定RS232 C接口的传输距离不大于50m, 20mA电流环接口传输距 离可达1 000m。
第6章 数控系统的连接
第一节 通信接口与网络 第二节 数控系统的抗干扰
第一节 通信接口与网络
数控系统接收数控加工程序等的各种信息处理后,协调指 挥机床各部分的运动,完成数控机床所有运动的控制。所以 说数控系统是数控机床控制系统的核心。数控系统的程序输 入方式除了键盘外,还可以用串行通信的方式输入。随着 CAD/CAM、FMS、CIMS技术的发展,数控系统的通信功 能将发挥更加重要的作用。
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第一节 通信接口与网络
二、数控系统的数据通信设备与接口
1.数据通信设备 数控系统中的数控装置作为独立的控制设备,通常需要与
下列设备进行数据传送和信息交换。 (1)数据的输入/输出设备 如打印和穿复校装置(TTY)、编
程机、上位计算机、各种显示器和键盘、磁盘驱动器等。
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第一节 通信接口与网络
数控系统是通过各接口与外围装置相连接的,而开放式数 控系统使用标准化接口,容易与各类伺服、步进电动机驱动 及主轴电动机连接。由图6-7和图6 -8可见,数控系统与外围 装置的连线很多,也很复杂。随着数控系统的可靠性日益提 高,造成数控机床的许多故障是由接口质量所引起的。图69是HNC-21数控系统的接口示意图。
三种基本形式: (1)单工通信两通信终端间只能由一方将数据传输给另一方,
即一方只能为发送端,另一方只能为接收端。 (2)半双工通信两通信终端可以互传信息,即都可以发送或
接收数据,但任何一方都不能在同一时间既发送又接收,在 同一时间只能是一方发送,另一方接收。
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第一节 通信接口与网络
数据通信,简单地说,就是数字计算机或数字终端之间的 通信。它能通过数字传输系统来实现,也能如前所述通过模 拟传输系统来实现(此时就要用到调制解调器)。在通信过程 中,我们将对信息进行收集和处理的设备称为数据终端设备 DTE (Date Terminal Equipment),它们可以是信源、信宿 或两者兼有。将信号变换器等类似的装置称为数据通信设备 DCE (Dale Communication Equipment) ,它是DTE和通信信 道的连接点。数据通信时,衡量数据传送速度的参数是波特 率,即每秒所能传送数据的位数。
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(3) RS-2320规定的电平与TTL电平、MOS电路电平都不 相同。RS-2320规定:逻辑“0”;要高于3V,逻辑“1”要低于3V。电源常采用±12V或±15V。因此,与计算机连接时, 必须经过电平转换。常采用的电平转换芯片有75188或 MC1488(用于发送端)、75189或MC1489(用于接收端)。
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一、数据通信的基本概念
通信是指在发送端将数据转换为信号,在特定的介质中进 行传输,在接收端将这种信号最终还原为数据的过程。图61是通信系统的模型。该图中,发送端信源的作用是把各种 信息转换成原始电信号,为了使这个原始信号适合在信道上 传输,就要通过变换器转换成适合于在信道上传输的电信号。 信道是指信号的传输媒体及有关的设备,如中继器等。通过 信道传输到远地的电信号是由接收端的反变换器转换,复原 成原始的信号,再送给接收端的信宿,然后由信宿将其转换 成各种信息。
量接口; XS30~XS33——模拟式脉冲式步进式进给轴控制接口; X S40~XS43——串行式HSV-11型伺服轴控制接口。 若使用软驱单元则XS2、XS3、XS4和XSS为软驱单元的转
接口。
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三、异步串行通信接口
异步串行数据传送在数控系统中应用较为广泛,现在主要 的接口标准有EIA RS-232C/20 mA电流环、EIA RS-4 22/449 以及EIA RS-4 85。这里的EIA是美国电子工业协会 ( Electmnic Industries Association)的英文缩写,RS ( Recommended Standard)表示推荐标准,后面的232、 422 等为标识号码,而后缀(如RS-232 C中的C)表示该推荐标准 被修改的次数。
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4.异步传输与同步传输 无论是并行传输还是串行传输,数据发送方发出数据后,
接收方都必须在合适的时刻正确地接收。也就是说,接收方 应按照发送方发送信息的频率数、起始时间来接收信息,要 做到双方步调一致(同步)。通常解决这个问题的方式有两种: 同步传输方式和异步传输方式。
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第一节 通信接口与网络
1.RS-232 C 图6-10为CNC系统中标准的RS-2320/20mA接口枢图,图
中8251 A是一种常用的可编程串行接口芯片,简称USART。 它可将CPU的并行数据转换成串行数据,并发送给外设,也 可以从外设接收串行数据并把它转变成可供CPU使用的并行 数据。Motorola MC6850也有同样的作用。使用RS-232C接 口时应注意如下问题:
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第一节 通信接口与网络
在同步传输时,由于通信的双方要保持完全的同步,因此 要求双方必须使用同一个时钟。在近距离传输时,可增加一 根时钟信号线传输时钟信号,保持双方发送和接收的步调一 致。在远距离传输时,可采用锁相技术通过MODEM从数据 流中提取同步信号,使接收方得到和发送时钟频率完全相同 的接收时钟信号。另外,在传输数字信号时,可采用自带同 步的编码(如Manchester编码)方式,来解决通信的同步问题。
3.并行传输与串行传输 图6-2是并行传输方式,即两数据设备之间一次传输n位并
行数据的方式。图中每一位对应于一条信道,用于传输对应 位的代码,这种方式常用于近距离数据传输。 图6-3是串行传输方式,即信息代码的若干位按顺序串行 排列成数据流,并在信道上逐位传输的方式。这种方式在硬 件连接上节省了信道,广泛用于远程数据传输。
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第一节 通信接口与网络
(2)同步传输 这种方式是指在一组字符或数据块的前后加 上同步字符SYN ( Synchronous,其代码是01101000)或同步 位模式(如01111110),组成一帧(Frame),进行传输,如图6 5所示。其中的同步字符SYN起到联络作用,通知接收方开 始接收数据。在传输数据时,通信双方事先应约定同步字符 的代码及同步字符的个数,接收方一旦接收到同步字符,就 开始接收数据,直到整个信息帧接收完毕。
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通信系统中的电信号可以是模拟信号也可以是数字信号, 与之对应的通信系统也有模拟传输系统和数字传输系统两类。 用于传输模拟话音信号的电话系统就是一种模拟传输系统。 当信源是数字计算机或数字终端时,它Fra Baidu bibliotek产生的原始信号都 是数字信号,这种数字信号要在模拟传输系统上传输时,则 先要将数字式的原始信号转换成模拟式的电信号,这个过程 称为调制。执行调制功能的变换器称为调制器。通过信道传 送到接收端的模拟电信号又须再经过一个称为解调器的反变 换器转换成信宿(数字计算机或数字终端)能接收的数字信号。 大多数情况下通信是双向的,调制器和解调器合在一个装置 中,这就是调制解调器(MO-DEM)。
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第一节 通信接口与网络
制造单元计算机A将控制信息和数控加工程序经本地(如 RS-2320接口)连接到数据通信设备DCE(如MODEM),将数 据转换为适合信道传输的信号,再送到数控系统B中;数控系 统B在加工过程中,再将有关的加工状态和过程信息,用同 样的方式传送给制造单元计算机A,从而完成双向通信的任 务。
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(1)异步传输 这种方式是指每个字符都独立传输,接收设 备每收到一个字符的开始位后就进行同步,如图6-4所示。 每个字符在传输前、后分别加上起始位和结束位,以表示字 符的开始和结束(起始位为“0”,结束位为“1”)。起始位和 结束位的作用是实现字符的同步。字符之间的间距(时间)是 任意的,但发送一个字符时,每一位占用的时间、长度是双 方约定好的,且保持各位均恒定不变。为了能检测字符传输 的正确性,可在字符代码后加一位奇偶校验位。
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其中:XS1——电源接口;XS2——外接PC键盘接口;XS3—— 以太网接口;XS4——软驱接口;
XSS——RS-232接口;XS6——远程I/O板接口; XS8——手持单元接口;XS9——主轴控制接口; XS10~XS11——输入开关量接口;XS20~XS21——输出开关
RS-232 C标准接口共有25条信号线,一般采用DB-25型连 接器(标准的25针插座)进行连接。当然也可使用其他形式的 连接器,如在微型计算机上的RS-2320串行端口上,大多采 用9针的连接器(DB-9型),表6-1给出了两者引脚的对应关系。
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(1) RS-232C规定了数据终端设备(DTE)和数据通信设备 (DCE)之间的信号关系,故要区分互相通信的设备是DTE, 还是DCE。一般计算机或终端设备为DTE,自动呼叫设备、 调制解调器、中间设备为DCE。
(2) RS-2320的传输速率应不超过9 600bit/s,一般一对器 件间电缆总长不超过30m。
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(2)外部机床操作面板 许多数控机床,特别是大型数控机 床,为了操作方便,往往在机床侧设计一个外部机床操作面 板,数控装置需与远离它的操作面板进行通信联系。
(3)与通用的手摇脉冲发生器的信息交换。 (4)与进给驱动线路和主轴驱动线路之间的信息交换 一般
(3)全双工通信即两通信终端可以在两个方向上同时进行数 据的收发传输。
一般情况下,一条链路上只能进行单工数字通信或半双工 数字通信,要进行全双工数字通信,一般需两条链路。因为 电信号在有线传输时,只有形成回路才可传输信号,所以一 条传输链路通常由两条导线组成。
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5.数控系统的数据通信系统 在现代制造系统或各加工单元之间进行数据通信时,也要
通过有关的通信设备和传输媒体交换信息,这些信息可以概 括成数字信号、开关信号、脉冲信号和模拟信号四类。图66是由通信设备和传输媒体构成的连接各加工设备的数据通 信系统。图中,A表示制造单元计算机,B表示数控系统, AP表示用于通信的应用程序(即数控系统中的通信功能子程 序)。
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第一节 通信接口与网络
1.数据传输介质 数据传输介质是指数据通信中所使用的载体,也称传输媒
体。常用的传输媒体有双绞线、同轴电缆、光缆和无线传输 媒体(如微波通信、激光通信和红外线通信)等。
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2.通信方式 数据传输是有方向的。按传输的方向分,通信方式有以下
CNC的20 mA电流环通常与RS-2320一起配置。该接口的 特点是电流控制,以20 mA电流作为逻辑“1”,以0 mA电流 为逻辑“0”,在环路中只有一个电源。电流环对共模干扰有 抑制作用,并可采用隔离技术消除接地回路引起的干扰。其 传输距离比RS-2320远。
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情况下,这两部分装置与CNC装置在同一机柜或相邻的机柜 内,通过内部连线相接,它们之间不设置通用的输入/输出 接口。
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2.数据通信接口 在数控系统的通信过程中,保证信息快速、准确传输的关
键部分是接口。近年来,通信接口技术发展很快,现代的数 控系统都具有完备的数据传送和通信接口。 如:SINUMERIK810/820系统设有两个用于通信的接口RS2320/20mA(可以用于连接数据输入/输出设备),并规定RS232 C接口的传输距离不大于50m, 20mA电流环接口传输距 离可达1 000m。
第6章 数控系统的连接
第一节 通信接口与网络 第二节 数控系统的抗干扰
第一节 通信接口与网络
数控系统接收数控加工程序等的各种信息处理后,协调指 挥机床各部分的运动,完成数控机床所有运动的控制。所以 说数控系统是数控机床控制系统的核心。数控系统的程序输 入方式除了键盘外,还可以用串行通信的方式输入。随着 CAD/CAM、FMS、CIMS技术的发展,数控系统的通信功 能将发挥更加重要的作用。
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二、数控系统的数据通信设备与接口
1.数据通信设备 数控系统中的数控装置作为独立的控制设备,通常需要与
下列设备进行数据传送和信息交换。 (1)数据的输入/输出设备 如打印和穿复校装置(TTY)、编
程机、上位计算机、各种显示器和键盘、磁盘驱动器等。
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第一节 通信接口与网络
数控系统是通过各接口与外围装置相连接的,而开放式数 控系统使用标准化接口,容易与各类伺服、步进电动机驱动 及主轴电动机连接。由图6-7和图6 -8可见,数控系统与外围 装置的连线很多,也很复杂。随着数控系统的可靠性日益提 高,造成数控机床的许多故障是由接口质量所引起的。图69是HNC-21数控系统的接口示意图。
三种基本形式: (1)单工通信两通信终端间只能由一方将数据传输给另一方,
即一方只能为发送端,另一方只能为接收端。 (2)半双工通信两通信终端可以互传信息,即都可以发送或
接收数据,但任何一方都不能在同一时间既发送又接收,在 同一时间只能是一方发送,另一方接收。
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