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當控制計算機與各相距較遠時，一般采用串行通信方式而不采用并行通信方式。這是因為并行通信系統(tǒng)的造價較高、眾多的連線不僅容易引入干擾，也容易發(fā)生線路故障?？刂葡到y(tǒng)中常用的串行通信一般采用rs-232c串行總線標準。rs-232c是工業(yè)協(xié)會(eia)推薦的一種普及型異步通信總線標準，目前已廣泛應(yīng)用到了計算機系統(tǒng)中外圍設(shè)備與主機的連接中。

但是rs-232c應(yīng)用于計算機系統(tǒng)時存在如下問題：

(1)傳送距離過近：由于受負載容許值的限制，其傳送距離一般不得超過15m;

(2)電平偏移：由于信號地公用且通信雙方的信號地需連結(jié)在一起，rs-232c應(yīng)用于長距離通信時信號地線上會存在較大的電流，使得電平發(fā)生偏移，容易造成傳輸錯誤;

(3)潛在的接地問題：rs-232c總線有一個信號地和一個屏蔽保護地，通信中，雙方的信號地需連在一起，但是屏蔽保護地卻不一定允許接在一起，同時dte的信號地與屏蔽保護地之間又不一定絕緣，這就存在一個潛在的接地問題，使得系統(tǒng)的抗干擾能力較差。

為了擴大串行通信的有效傳輸距離，提高通信傳輸速率，增強抗干擾能力，eia制定了rs-422/485串行總線通信標準，也叫雙端接口標準或平衡傳輸電氣標準。rs-422/485與rs-232c的關(guān)鍵不同之處在于將單端輸入改為雙端差分輸入，信號地不再共用，通信雙方的信號地不再連在一起。

rs-422/485的優(yōu)點在于：

(1)采用雙端差分輸入，總線的抗干擾能力強;

(2)互連雙方的信號地分立，兩條信號線形成回路，避免了電平偏移，同時也避免了rs-232c中的潛在接地問題;

(3)輸出端采用雙端平衡驅(qū)動，其信號放大倍數(shù)高，信號傳輸距離遠。rs-422支持全雙工串行通信，rs-485支持半雙工串行通信。

在本文涉及的dnc(direct numerical control or distributed numerical control)信息系統(tǒng)中，由于每個生產(chǎn)單元的數(shù)控機床數(shù)目都遠遠超過計算機所配置的串口數(shù)(一般為兩個)，因此在本系統(tǒng)采用了臺灣moxa公司生產(chǎn)的c320turbo/pci型多串口卡/板，以達到擴展串口的目的。同時為了擴大通信的有效傳輸距離，本系統(tǒng)采用了rs-232長距光隔轉(zhuǎn)發(fā)器(串口長線收發(fā)器fc232)。

在此基礎(chǔ)上，本文提出了一種滿足企業(yè)生產(chǎn)需求的數(shù)控機床數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并對該結(jié)構(gòu)中的dnc數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)進行了詳細的描述。

1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

圖1所示為dnc數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。整個dnc數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由管理層和設(shè)備層組成，管理層由1臺計算機、rs-232c通訊擴展卡/板及有關(guān)外圍設(shè)備組成，用來完成零件nc程序的管理和傳送等功能。設(shè)備層由數(shù)控機床和相應(yīng)通訊接口組成，其中通信接口具有雙向傳送功能，實現(xiàn)nc程序或者控制程序的雙向傳輸。dnc系統(tǒng)除了常規(guī)的nc程序上/下載外，還能較好滿足邊加工邊傳遞nc程序的要求。

1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

有兩點需要注意的是，(1)當所要控制和通信的數(shù)控機床數(shù)超過dnc主機自配置的串口時，將會帶來一定的不便。本系統(tǒng)采用moxa inbbblio c320turbo/pci多串口卡(c32010t/pci)和多串口擴展板(c32047t)來實現(xiàn)串口擴展的問題;(2)當dnc主機與數(shù)控機床通訊距離較遠時(超過15m)，使用標準的rs-232c電纜就不能進行有效的通訊了。另外，通訊雙方設(shè)備使用電纜直通連接，在兩端設(shè)備不共地或引入處有干擾時，往往會毀壞設(shè)備接口。本系統(tǒng)采用rs-232長距光隔轉(zhuǎn)發(fā)器(串口長線收發(fā)器fc232，成對使用)來解決10km以內(nèi)距離的rs-232設(shè)備間通訊時的延長距離和保護接口問題，其中fc232可以直接插在c32047t上，圖中的線起的是示意作用。由于fc232可直接插于rs-232接口上，不需外接電源，兼容rs-232接口軟件編程標準，這也給工程人員施工帶來方便。

2 系統(tǒng)串行通信的實現(xiàn)

2.1 nc程序控制工作流程

nc控制系統(tǒng)工作流程如圖2所示：

在dnc串口通信程序中，串口擁有自己獨立的線程，這些線程包括串口信號監(jiān)視線程、串口數(shù)據(jù)接收線程和串口數(shù)據(jù)發(fā)送線程。其中主線程主要負責處理nc加工程序編輯、通信協(xié)議數(shù)據(jù)庫、界面信息等，而輔助線程負責監(jiān)視串口信號、串口數(shù)據(jù)接收和串口數(shù)據(jù)發(fā)送。用主線程來專門處理信息，使程序能迅速響應(yīng)命令和其他事件，用輔助線程來完成費時的工作，這樣可以避免由主線程處理這些工作時阻塞程序信息的處理。dnc計算機與數(shù)控機床通信的具體過程如圖3。

2.2 功能實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

功能實現(xiàn)主要依賴于串口的連接，而連接與否的關(guān)鍵在于串口屬性的設(shè)置和各設(shè)備之間的連接方式。由于各數(shù)控機床的通信協(xié)議存在著差異，這就使得在設(shè)置通信串口屬性時與機床的配置一致。以fanuc-0t為例，該機床參數(shù)設(shè)置：tvon = 0;iso = 1;i/o = 0;波特率設(shè)置參考0552參數(shù);停止位設(shè)置參考0002參數(shù)的最后一位即stp(1為2，0為1)，默認為2;奇偶校驗位設(shè)置為even;數(shù)據(jù)位設(shè)置為7。如果設(shè)置有誤將會造成通信錯誤或數(shù)據(jù)傳輸失真。

同樣，各數(shù)控機床通信協(xié)議的不同，使得各設(shè)備間的連接方式也就不同，也就是說各串口之間的連線方法要有所不同，這里由于篇幅原因就不再贅述。

3 結(jié)束語

串行通信技術(shù)已在dnc通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，其關(guān)鍵技術(shù)將主要圍繞提高nc程序傳送的正確性、快速性;減少信號干撓，提高可靠性等方面。使用vc語言編制的本dnc信息系統(tǒng)，實現(xiàn)制造過程的nc數(shù)據(jù)傳輸，該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、運行快速、工作穩(wěn)定等特點，易于實施，對促進dnc技術(shù)的發(fā)展具有積極的意義。本文所述的dnc信息系統(tǒng)已在實際中得到了應(yīng)用，并取得了良好的應(yīng)用效果。