高速伺服總線及接口

1、1高速伺服總線及接口在數(shù)控行業(yè)的發(fā)展概況高速伺服總線及接口在數(shù)控行業(yè)的發(fā)展概況——機(jī)自14班2110101092牛善濤在計算機(jī)系統(tǒng)中，總線接口對整個系統(tǒng)的性能和功能都有直接影響，有關(guān)專家預(yù)測，在下一世紀(jì)里，串行總線將逐漸取代并行總線。在數(shù)控系統(tǒng)中，個人計算機(jī)技術(shù)與數(shù)控技術(shù)越來越緊密地結(jié)合，由此而產(chǎn)生的具有開放性的PCNC數(shù)控系統(tǒng)，正在取代傳統(tǒng)形式的數(shù)控系統(tǒng)，并成為市場的主流產(chǎn)品。計算機(jī)總線結(jié)構(gòu)的變革，必將影響數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，串行總線

2、的應(yīng)用將極大地改變現(xiàn)有的傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。串行總線的優(yōu)點：串行總線的優(yōu)點：同并行總線相比，串行總線具有許多優(yōu)點。串行總線連接引腳數(shù)量少，連接簡單，成本較低，系統(tǒng)可靠性高。串行總線對系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)具有重大的影響，它的應(yīng)用有助于數(shù)據(jù)流計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)。對于高速計算機(jī)系統(tǒng)，串行總線比并行總線更容易使用。在并行總線中，傳輸數(shù)據(jù)的各個位必須處于一個時鐘周期內(nèi)的相同位置，頻率越高，對器件的傳輸性能和電路結(jié)構(gòu)要求越嚴(yán)格，系統(tǒng)設(shè)計難度加大，致使

3、系統(tǒng)成本提高，可靠性降低。相比之下，使用串行總線時，數(shù)據(jù)的各個位是串行傳輸?shù)?。在串行總線設(shè)計時，既可以嵌入時鐘信號作為同步信號，也可以采用鎖相環(huán)的時鐘恢復(fù)方式；同并行總線相比，串行總線的傳輸線效應(yīng)比較容易處理，從而降低設(shè)計難度和系統(tǒng)成本。另外，以串行信息包為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，不需要編寫驅(qū)動程序。當(dāng)斷開任何一根互連線，對全部信息包進(jìn)行解碼時，串行總線將這些信息包移入存儲器并中斷處理器，這是一種局部的中斷或事件。隨后微處理器將查看這些信息包，而不

4、需要用驅(qū)動程序進(jìn)行上述工作。系統(tǒng)將成為一種信息傳遞系統(tǒng)，而不是事件驅(qū)動系統(tǒng)。外圍串行總線方式，如IEEE1394火線和USB(通用串行總線)，已能成功應(yīng)3一個統(tǒng)一的CNC系統(tǒng)與數(shù)字伺服系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)，并開發(fā)相應(yīng)的產(chǎn)品。1992年4月，該協(xié)議已經(jīng)被建議作為新的德國標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)DINIEC44。目前該協(xié)議已經(jīng)被歐洲主要CNC系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)制造商所接受，引起國際同行業(yè)的重視。THOMSON公司已經(jīng)取得SERCOS接口硬件的生產(chǎn)許可，生產(chǎn)出SE

5、RCOS接口控制器SERCOS410AASIC芯片，供CNC系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)生產(chǎn)廠家使用。1997年日本也成立了SERCOS協(xié)會。另外，歐洲的一些公司已推出具有CAN總線接口的伺服控制單元，并投入實際應(yīng)用。我國的現(xiàn)狀和對策：我國的現(xiàn)狀和對策：在我國市場上，國外數(shù)控系統(tǒng)仍占統(tǒng)治地位，傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)還占據(jù)著市場的絕大部分份額，中國市場成為其落后技術(shù)及庫存的傾銷地。雖然中華Ⅰ型、航天Ⅰ型、華中Ⅰ型等PCNC系統(tǒng)相繼推出，但總體設(shè)計仍未擺脫傳統(tǒng)數(shù)控

6、系統(tǒng)的框架，成本較高，目前還難以取代傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的市場地位。但隨著個人計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)不可避免地將被更具有競爭力的串行總線計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(SCNC)所取代。串行總線計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)將成為數(shù)控系統(tǒng)未來發(fā)展的方向，對串行總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究應(yīng)引起我們的高度重視。在學(xué)習(xí)消化國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，盡快研究、建立有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，選擇適用的實時操作系統(tǒng)，開發(fā)相應(yīng)的數(shù)控軟件、串行接口芯片和伺服系統(tǒng)，推出我國自主版權(quán)的新一

7、代數(shù)控系統(tǒng)，為參與國際市場競爭打下良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。實時工業(yè)以太網(wǎng)解決了傳統(tǒng)以太網(wǎng)采用帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問機(jī)制帶來的報文沖突問題，能很好的滿足工業(yè)控制領(lǐng)域的實時性數(shù)據(jù)通信的要求。目前，國際上有多種實時工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議：ModbusTCP、EtherIP、Profi、Powerlink、EtherCAT以及我國研制的EPA等，但是從開放性、數(shù)據(jù)幀的利用率、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的靈活性和實時性等方面來講，EtherCAT無疑是其中最卓越的工業(yè)