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
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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