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YCF正版可修改PPT（中职）数控系统第6章教学课件第第6章章 数控系统的连接数控系统的连接第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络第二节第二节 数控系统的抗干扰数控系统的抗干扰第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 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，数控系统的通信功技术的发展，数控系统的通信功能将发挥更加重要的作用。能将发挥更加重要的作用。下一页返回第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络一、数据通信的基本概念一、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。行传输，在接收端将这种信号最终还原为数据的过程。图图6-1是通信系统的模型。该图中，发送端信源的作用是把各种信是通信系统的模型。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。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。成各种信息。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 通信系统中的电信号可以是模拟信号也可以是数字信号，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。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。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，它们产生的原始信号都当信源是数字计算机或数字终端时，它们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换器转换成信宿(数字计算机或数字终端数字计算机或数字终端)能接收的数字信号。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，这就是调制解调器中，这就是调制解调器(MO-DEM)。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 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拟传输系统来实现(此时就要用到调制解调器此时就要用到调制解调器)。在通信过程。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，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),它是它是DTE和通信信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。率，即每秒所能传送数据的位数。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 1.数据传输介质数据传输介质 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媒体(如微波通信、激光通信和红外线通信如微波通信、激光通信和红外线通信)等。等。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 2.通信方式通信方式 数据传输是有方向的。按传输的方向分，通信方式有以下数据传输是有方向的。按传输的方向分，通信方式有以下三种基本形式三种基本形式:(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，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。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。同一时间只能是一方发送，另一方接收。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 (3)全双工通信即两通信终端可以在两个方向上同时进行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。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。条传输链路通常由两条导线组成。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 3.并行传输与串行传输并行传输与串行传输 图图6-2是并行传输方式，即两数据设备之间一次传输是并行传输方式，即两数据设备之间一次传输n位并位并行数据的方式。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。位的代码，这种方式常用于近距离数据传输。图图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。连接上节省了信道，广泛用于远程数据传输。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 4.异步传输与同步传输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，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做到双方步调一致(同步同步)。通常解决这个问题的方式有两种。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。同步传输方式和异步传输方式。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 (1)异步传输异步传输 这种方式是指每个字符都独立传输，接收设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，如备每收到一个字符的开始位后就进行同步，如图图6-4所示。每所示。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的开始和结束(起始位为起始位为“0”，结束位为，结束位为“1”)。起始位和。起始位和结束位的作用是实现字符的同步。字符之间的间距结束位的作用是实现字符的同步。字符之间的间距(时间时间)是是任意的，但发送一个字符时，每一位占用的时间、长度是双任意的，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。的正确性，可在字符代码后加一位奇偶校验位。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 (2)同步传输同步传输 这种方式是指在一组字符或数据块的前后加这种方式是指在一组字符或数据块的前后加上同步字符上同步字符SYN (Synchronous，其代码是，其代码是01101000)或同步或同步位模式位模式(如如01111110)，组成一帧，组成一帧(Frame)，进行传输，如，进行传输，如图图6-5所示。其中的同步字符所示。其中的同步字符SYN起到联络作用，通知接收方开起到联络作用，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。开始接收数据，直到整个信息帧接收完毕。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 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致。在远距离传输时，可采用锁相技术通过MODEM从数据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步的编码(如如Manchester编码编码)方式，来解决通信的同步问题。方式，来解决通信的同步问题。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 5.数控系统的数据通信系统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。括成数字信号、开关信号、脉冲信号和模拟信号四类。图图6-6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，系统。图中，A表示制造单元计算机，表示制造单元计算机，B表示数控系统，表示数控系统，AP表示用于通信的应用程序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即数控系统中的通信功能子程序)。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 制造单元计算机制造单元计算机A将控制信息和数控加工程序经本地将控制信息和数控加工程序经本地(如如RS-2320接口接口)连接到数据通信设备连接到数据通信设备DCE(如如MODEM)，将数，将数据转换为适合信道传输的信号，再送到数控系统据转换为适合信道传输的信号，再送到数控系统B中中;数控系数控系统统B在加工过程中，再将有关的加工状态和过程信息，用同在加工过程中，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，从而完成双向通信的任务。务。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络二、数控系统的数据通信设备与接口二、数控系统的数据通信设备与接口 1.数据通信设备数据通信设备 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。下列设备进行数据传送和信息交换。(1)数据的输入数据的输入/输出设备输出设备 如打印和穿复校装置如打印和穿复校装置(TTY)、编、编程机、上位计算机、各种显示器和键盘、磁盘驱动器等。程机、上位计算机、各种显示器和键盘、磁盘驱动器等。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 (2)外部机床操作面板外部机床操作面板 许多数控机床，特别是大型数控许多数控机床，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。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。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与进给驱动线路和主轴驱动线路之间的信息交换 一般一般情况下，这两部分装置与情况下，这两部分装置与CNC装置在同一机柜或相邻的机柜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内，通过内部连线相接，它们之间不设置通用的输入/输出输出接口。接口。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 2.数据通信接口数据通信接口 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系统设有两个用于通信的接口RS-2320/20mA(可以用于连接数据输入可以用于连接数据输入/输出设备输出设备)，并规定，并规定RS-232 C接口的传输距离不大于接口的传输距离不大于50m,20mA电流环接口传输距离电流环接口传输距离可达可达1 000m。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 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。由及主轴电动机连接。由图图6-7和和图图6-8可见，数控系统与外围可见，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。高，造成数控机床的许多故障是由接口质量所引起的。图图6-9是是HNC-21数控系统的接口示意图。数控系统的接口示意图。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 其中其中:XS1电源接口电源接口;XS2外接外接PC键盘接口键盘接口;XS3以太网接口以太网接口;XS4软驱接口软驱接口;XSSRS-232接口接口;XS6远程远程I/O板接口板接口;XS8手持单元接口手持单元接口;XS9主轴控制接口主轴控制接口;XS10XS11输入开关量接口输入开关量接口;XS20XS21输出开关输出开关量接口量接口;XS30XS33模拟式脉冲式步进式进给轴控制接口模拟式脉冲式步进式进给轴控制接口;X S40XS43串行式串行式HSV-11型伺服轴控制接口。型伺服轴控制接口。若使用软驱单元则若使用软驱单元则XS2、XS3、XS4和和XSS为软驱单元的转接为软驱单元的转接口。口。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络三、异步串行通信接口三、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的接口标准有EIA RS-232C/20 mA电流环、电流环、EIA RS-4 22/449以及以及EIA RS-4 85。这里的。这里的EIA是美国电子工业协会是美国电子工业协会(Electmnic Industries Association)的英文缩写，的英文缩写，RS (Recommended Standard)表示推荐标准，后面的表示推荐标准，后面的232、422等等为标识号码，而后缀为标识号码，而后缀(如如RS-232 C中的中的C)表示该推荐标准被表示该推荐标准被修改的次数。修改的次数。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 1.RS-232 C 图图6-10为为CNC系统中标准的系统中标准的RS-2320/20mA接口枢图，图中接口枢图，图中8251 A是一种常用的可编程串行接口芯片，简称是一种常用的可编程串行接口芯片，简称USART。它。它可将可将CPU的并行数据转换成串行数据，并发送给外设，也可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使用的并行数使用的并行数据。据。Motorola MC6850也有同样的作用。使用也有同样的作用。使用RS-232C接口接口时应注意如下问题时应注意如下问题:下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 (1)RS-232C规定了数据终端设备规定了数据终端设备(DTE)和数据通信设备和数据通信设备(DCE)之间的信号关系，故要区分互相通信的设备是之间的信号关系，故要区分互相通信的设备是DTE，还是还是DCE。一般计算机或终端设备为。一般计算机或终端设备为DTE，自动呼叫设备、，自动呼叫设备、调制解调器、中间设备为调制解调器、中间设备为DCE。(2)RS-2320的传输速率应不超过的传输速率应不超过9 600bit/s，一般一对器件，一般一对器件间电缆总长不超过间电缆总长不超过30m。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 (3)RS-2320规定的电平与规定的电平与TTL电平、电平、MOS电路电平都不电路电平都不相同。相同。RS-2320规定规定:逻辑逻辑“0”;要高于要高于3V，逻辑，逻辑“1”要低要低于于-3V。电源常采用。电源常采用12V或或15V。因此，与计算机连接时，。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必须经过电平转换。常采用的电平转换芯片有75188或或MC1488(用于发送端用于发送端)、75189或或MC1489(用于接收端用于接收端)。CNC的的20 mA电流环通常与电流环通常与RS-2320一起配置。该接口的一起配置。该接口的特点是电流控制，以特点是电流控制，以20 mA电流作为逻辑电流作为逻辑“1”，以，以0 mA电电流为逻辑流为逻辑“0”，在环路中只有一个电源。电流环对共模干，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。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。其传输距离比其传输距离比RS-2320远。远。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 RS-232 C标准接口共有标准接口共有25条信号线，一般采用条信号线，一般采用DB-25型连型连接器接器(标准的标准的25针插座针插座)进行连接。当然也可使用其他形式的进行连接。当然也可使用其他形式的连接器，如在微型计算机上的连接器，如在微型计算机上的RS-2320串行端口上，大多采串行端口上，大多采用用9针的连接器针的连接器(DB-9型型)，表表6-1给出了两者引脚的对应关系。给出了两者引脚的对应关系。RS-422标准规定了双端平衡电气接口模块。标准规定了双端平衡电气接口模块。RS-449规定规定了这种接口的机械连接标准，即采用了这种接口的机械连接标准，即采用37针连接器，用双端驱针连接器，用双端驱动器发送信号，用差分接收器接收信号。其抗干扰性、数据动器发送信号，用差分接收器接收信号。其抗干扰性、数据传送速率、传送距离等性能远远优于传送速率、传送距离等性能远远优于RS-232 C。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 RS-422常用的器件有常用的器件有:驱动器驱动器75175或或MC3487，接收器，接收器75174或或MC3486。最近出现一种新的集成电路。最近出现一种新的集成电路双双RS-422/423收发器收发器MC34050、MC34051，这类收发器的每个器，这类收发器的每个器件上都有两个独立的驱动器和两个独立的接收器。件上都有两个独立的驱动器和两个独立的接收器。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 2.RS-2320的功能特性的功能特性 在功能特性方面在功能特性方面RS-2320定义了定义了25针连接器中的针连接器中的20条连接条连接线线(见见表表6-2)。从表。从表6-2的功能栏中可以看到，的功能栏中可以看到，RS-2320接口接口中实际包括两条信道中实际包括两条信道:主信道和辅助信道主信道和辅助信道(辅助信道一般很少辅助信道一般很少用用)。RS-232 C定义的功能可分为四种类型定义的功能可分为四种类型:数据、地线、控数据、地线、控制和定时。它有制和定时。它有2条地线，条地线，4条数据线、条数据线、11条控制线、条控制线、3条定条定时信号线，其余时信号线，其余5条是备用的或未定义的。条是备用的或未定义的。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 表中第一列中是各线对应于连接器插针的编号，第二列是表中第一列中是各线对应于连接器插针的编号，第二列是EIA RS-2320中使用的线路代号。中使用的线路代号。CCITTV.24建议建议(国际电报国际电报电话咨询委员会的标准电话咨询委员会的标准)和和RS-2320定义的功能是兼容的，定义的功能是兼容的，表表6-2中第三列给出的就是每条线在中第三列给出的就是每条线在V.24中对应的代号。最后中对应的代号。最后一列给出连接线的方向，决定是从一列给出连接线的方向，决定是从DTE到到DCE，还是从，还是从DCE到到DTE。其中两条地线。其中两条地线AA(101)和和AB (102)是没有方向的。是没有方向的。保护地保护地AA (101)连接到设备的机架上，是否使用此线，应参连接到设备的机架上，是否使用此线，应参照设备的使用规定，必要时连接到外部大地。信号地照设备的使用规定，必要时连接到外部大地。信号地AB (102)则是为所有信号提供一个公共参考电平，这条线必须连则是为所有信号提供一个公共参考电平，这条线必须连接。接。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 在实际应用中，并不是用到上述所有的接口连线，对于异在实际应用中，并不是用到上述所有的接口连线，对于异步串行口最多用步串行口最多用11根接口连线。根接口连线。图图6-11是不用调制解调器是不用调制解调器(MODEM)时，时，RS-232 C的直接接线的直接接线图。图。图图6-12是异步通信是异步通信DTE(微型计算机微型计算机)和和DCE (MODEM)连连接方式。在近距离的两台计算机之间通信时，一般不用接方式。在近距离的两台计算机之间通信时，一般不用MODEM，即甩掉，即甩掉DCE，采用，采用DTE-DTE的空的空MODEM连接连接方式。方式。图图6-13是比较完整的空是比较完整的空MODEM连接方式，即把两个连接方式，即把两个25针串行口中的针串行口中的8根线直接用电缆连接起来。根线直接用电缆连接起来。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 图图6-14是是DB-9型的空型的空MODEM连接方式。连接方式。图图6-15是常用的是常用的简单型空简单型空MODEM连接方式。连接方式。以上的连接方式均没有考虑定时信号，所以不能同步通信。以上的连接方式均没有考虑定时信号，所以不能同步通信。在同步通信时必须由一端提供时钟信号。在同步通信时必须由一端提供时钟信号。图图6-16是同步通信是同步通信时空时空MODEM的连接方式，的连接方式，DTE的引脚的引脚24用于提供定时信号。用于提供定时信号。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络四、网络通信四、网络通信 随着柔性制造技术的发展，单台数控设备已不能满足生产随着柔性制造技术的发展，单台数控设备已不能满足生产的要求，需要与其他设备和计算机一起通过工业局部网络的要求，需要与其他设备和计算机一起通过工业局部网络(LAN)联网，以构成联网，以构成FMS或或CIMS。联网中的各设备应能保证高速、可靠地传送数据和程序。联网中的各设备应能保证高速、可靠地传送数据和程序。在这种情况下，一般采取同步串行传送方式，通过在在这种情况下，一般采取同步串行传送方式，通过在CNC装装置中设有专用的微处理器通信接口，来完成网络通信任务。置中设有专用的微处理器通信接口，来完成网络通信任务。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 现在的网络通信协议都采用以现在的网络通信协议都采用以ISO开放式互连系统参考模开放式互连系统参考模型的一七层结构为基础的有关协议，或采用型的一七层结构为基础的有关协议，或采用IEEE 802局部网局部网络有关协议。近年来络有关协议。近年来MAP (Manufacturing Automation Protocol，制造自动化协议，制造自动化协议)已很快成为应用于工厂自动化的已很快成为应用于工厂自动化的标准工业局部网络的协议。它可以采用各种传输介质标准工业局部网络的协议。它可以采用各种传输介质(如电如电话线、双绞线等话线、双绞线等)。FANUC、西门子、西门子、A-B等公司表示支持等公司表示支持MAP，在它们生产的，在它们生产的CNC装置中可以配置装置中可以配置MAP2.1或或MAP3.0网络通信接口。但工业局部网络网络通信接口。但工业局部网络(LAN有距离限制有距离限制(几公里几公里)，且要求有较高的传输速率、较低的误码率。，且要求有较高的传输速率、较低的误码率。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 1.网络标准与协议网络标准与协议 ISO的开放式互联系统参考模型的开放式互联系统参考模型(OSI/RM)是国际标准化组是国际标准化组织提出的分层结构的计算机通信协议的模型织提出的分层结构的计算机通信协议的模型(见见图图6-17)。这。这一模型是为了使世界各国不同厂家生产的设备能够互连，它一模型是为了使世界各国不同厂家生产的设备能够互连，它是网络的基础。该通信协议模型有一七个层次是网络的基础。该通信协议模型有一七个层次:第一层第一层:物理层。为相邻节点间传送信息及编码。物理层。为相邻节点间传送信息及编码。第二层第二层:数据链路层。为提供相邻节点间数据帧传送的差数据链路层。为提供相邻节点间数据帧传送的差错控制，同步、流程控制。错控制，同步、流程控制。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 第三层第三层:网络层。完成节点间数据传送的数据包的路径和网络层。完成节点间数据传送的数据包的路径和由来的选择。由来的选择。第四层第四层:传输层。提供节点至最终节点间可靠、透明的数传输层。提供节点至最终节点间可靠、透明的数据传送。据传送。第五层第五层:会话层。功能为数据的管理和同步。会话层。功能为数据的管理和同步。第六层第六层:表示层。功能为格式转换。表示层。功能为格式转换。第七层第七层:应用层。直接向应用程序提供各种服务。应用层。直接向应用程序提供各种服务。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 网络通信一定要在两个系统的对应层次内进行，而且要遵网络通信一定要在两个系统的对应层次内进行，而且要遵守一系列的规则和约定，这些规则和约定称为协议。守一系列的规则和约定，这些规则和约定称为协议。OSI/RM最大优点在于有效地解决了异地之间的通信问题。最大优点在于有效地解决了异地之间的通信问题。不管两个系统之间差异有多大，只要具有下述特点就可以相不管两个系统之间差异有多大，只要具有下述特点就可以相互通信。互通信。.它们完成一组同样的通信功能它们完成一组同样的通信功能;.这些功能分成相同的层次，对等层提供相同的功能这些功能分成相同的层次，对等层提供相同的功能;.同等层必须遵守共同的协议。同等层必须遵守共同的协议。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 2.介质访问控制介质访问控制 访问控制实际上是指哪个节点有权使用网络通道的问题。访问控制实际上是指哪个节点有权使用网络通道的问题。网上传输数据的主要方法有两种。网上传输数据的主要方法有两种。(1)令牌传送令牌传送 令牌是一组二进制码。在令牌传送的网络中，令牌是一组二进制码。在令牌传送的网络中，各节点是按某种规则排序的，令牌被依此从一个节点传到下各节点是按某种规则排序的，令牌被依此从一个节点传到下一个节点。只有得到令牌的节点才有权控制和使用网络。已一个节点。只有得到令牌的节点才有权控制和使用网络。已发送信息或无信息发送的节点将令牌给下一个节点。发送信息或无信息发送的节点将令牌给下一个节点。(2)争用争用 这种访问控制方法的特点是每个节点在任何时候这种访问控制方法的特点是每个节点在任何时候都可以发送信息。当两个或两个以上的节点同时要求发送信都可以发送信息。当两个或两个以上的节点同时要求发送信息时便会产生息时便会产生“冲突冲突”，而争用网络。，而争用网络。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 3.局部网络标准局部网络标准 局部网络标准由局部网络标准由IEEE 802委员会提出建议，并已被委员会提出建议，并已被ISO采采用。它将数据链路层分为逻辑链路控制用。它将数据链路层分为逻辑链路控制(LLC)和介质存取控和介质存取控制制(MAC)两个子层。两个子层。MAC子层根据采用的子层根据采用的LAN技术又分为技术又分为CSMA/CD(载波检测多路存取载波检测多路存取/冲击检测冲击检测)总线结构总线结构(IEEE 802.3)、令牌总线结构、令牌总线结构(TokenBus-IEEE 802.4)和令牌环结构和令牌环结构(Token Ring IEEE 802.5)。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 (1)图图6-18是是CSMA/CD总线结构总线结构 (又称总线形又称总线形LAN结构结构)图中图中A,B,C,，N为网络上各站点的计算机。在每一个站为网络上各站点的计算机。在每一个站点发送信息前，首先侦听总线点发送信息前，首先侦听总线(BUS)，如果总线闭着，则发，如果总线闭着，则发送信息。否则要等待总线变成空闲才能发送。送信息。否则要等待总线变成空闲才能发送。(2)图图6-19是令牌环结构是令牌环结构(Token Ring)它是一个环形局域它是一个环形局域网，令牌环的传输媒体是环网，令牌环的传输媒体是环(Ring)，环上挂有若干个站点和，环上挂有若干个站点和一个监控结点，监控结点用于在网络启动时生成一个令牌，一个监控结点，监控结点用于在网络启动时生成一个令牌，并保证只有一个令牌在环上运行。环上的信息是单向地绕环并保证只有一个令牌在环上运行。环上的信息是单向地绕环传送的，环上的结点只有在接收到空令牌时，才能发送信息。传送的，环上的结点只有在接收到空令牌时，才能发送信息。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 (3)令牌总线结构令牌总线结构(Token Bus)它是综合了它是综合了CSMA/CD总总线结构和令牌环结构线结构和令牌环结构(Token Ring)的优点，将挂在总线上的的优点，将挂在总线上的站点组成一个逻辑上的环路，并给每一个站点赋予一个顺序站点组成一个逻辑上的环路，并给每一个站点赋予一个顺序逻辑地址，令牌在逻辑环上依次传递，任意一个站点只有在逻辑地址，令牌在逻辑环上依次传递，任意一个站点只有在得到令牌时，方可发送信息。得到令牌时，方可发送信息。西门子公司开发了总线结构的西门子公司开发了总线结构的SINEC H1工业局部总线，工业局部总线，遵守遵守OSI/RM协议，可以连接成协议，可以连接成FMC和和FMS，其，其MAC子层子层遵守遵守CSMA/CD总线协议，协议采用自行研制的自动化协议总线协议，协议采用自行研制的自动化协议SINEC AP1.0(Automation Proloc0l)。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 为了将为了将SINUMERIK 850系统连接到系统连接到SINEC H1网络，在网络，在SINUMERIK850系统中插入专用的工厂总线接口板系统中插入专用的工厂总线接口板CP535。通过通过SINEC H1网络，网络，850系统可以与主控计算机交换信息、系统可以与主控计算机交换信息、传送零件程序、接收命令、传送各种状态信息等。此外，传送零件程序、接收命令、传送各种状态信息等。此外，850系统还可通过插入系统还可通过插入AS512接口板，接入星形网络，实现点接口板，接入星形网络，实现点到点的通信。到点的通信。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 MAP是美国是美国GM公司发起、研究和开发的应用于工厂车间公司发起、研究和开发的应用于工厂车间环境的通用网络通信标准，目前已成为工厂自动化的通信标环境的通用网络通信标准，目前已成为工厂自动化的通信标准，被许多国家和企业接受。它的特点是准，被许多国家和企业接受。它的特点是:.网络为总线结构，采用适于工业环境的令牌通信网络访问网络为总线结构，采用适于工业环境的令牌通信网络访问方式方式;采用了适应工业环境的技术措施，提高了可靠性，如在物采用了适应工业环境的技术措施，提高了可靠性，如在物理层采用宽带技术及同轴电缆以抗电磁干扰，传输层采用可理层采用宽带技术及同轴电缆以抗电磁干扰，传输层采用可靠的传输服务靠的传输服务;下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 具有较明确的针对性强的高层协议，以支持工业应用具有较明确的针对性强的高层协议，以支持工业应用;具有较完善的体系和互联技术，使网络易于配置和扩展，具有较完善的体系和互联技术，使网络易于配置和扩展，低层应用可配置最小低层应用可配置最小MAP(只配数据链路层、物理层和应用只配数据链路层、物理层和应用层层)，高层应用可配备完整的，高层应用可配备完整的MAP(包括包括7层协议层协议);.它是针对它是针对CIMS需要开发的。需要开发的。现在现在CNC装置已有装置已有MAP2.1、MAP3.0接口板及其配套产接口板及其配套产品，可用于品，可用于CNC系统的网络通信。系统的网络通信。下一页返回上一页第一节第一节 通信接口与网络通信接口与网络 4.现场总线控制系统现场总线控制系统 由于在数控机床等数控设备周围存在着大量的信息传输，由于在数控机床等数控设备周围存在着大量的信息传输，很容易造成信号的混乱和干扰，为了提高系统的可靠性和易很容易造成信号的混乱和干扰，为了提高系统的可靠性和易维护性，现代数控系统趋向于采用模块式、分布式控制结构。维护性，现代数控系统趋向于采用模块式、分布式控制结构。而分布式控制系统趋向于采用局域网，实现各组成部分之间而分布式控制系统趋向于采用局域网，实现各组成部分之间的通信。由国际电工委员会的通信。由国际