pc與cnc系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸畢業(yè)論文

1、畢業(yè)論文評語及成績學(xué)生姓名專業(yè)班級學(xué)號畢業(yè)設(shè)計題目PC機與CNC系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸指導(dǎo)教師姓名指導(dǎo)教師職稱講師指導(dǎo)教師評語： 答辯小組意見：答辯小組組長簽字： 年 月 日成績：系主任簽字： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書題目PC機與CNC系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸專業(yè)數(shù) 控技 術(shù)班級學(xué)生姓名所在系機械工程系導(dǎo)師姓名導(dǎo)師職稱講師一、設(shè)計內(nèi)容PC機與CNC系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸主要內(nèi)容有：（1）PC 與數(shù)控機床通信系統(tǒng)總體設(shè)計（2）PC 與數(shù)控機床的外部環(huán)境與常規(guī)故障（3）PC 與數(shù)控機床數(shù)據(jù)傳輸與方法二、基本要求（1）按照老師的要求設(shè)計獨立完成（2）零件圖要求獨立完成，嚴禁拷貝（3）按學(xué)校規(guī)定，按時完成設(shè)計任務(wù)（

2、4）畢業(yè)設(shè)計要求3000字以上（5）按正確的格式，完成設(shè)計三、主要技術(shù)指標（或研究方法）（1）廣泛搜集相關(guān)資料; （2）結(jié)合所學(xué)的知識進行整理；（3）向指導(dǎo)老師請教有關(guān)問題；（4）資料和建議進行整理修改；四、應(yīng)收集的資料及參考文獻1 孫涵芳.MSC-51 系列單片機的原理與應(yīng)用M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社,1988112 何希才.傳感器及其應(yīng)用電路M.電子工業(yè)出版社,20013 孫云霄,陳穎.RS485 總線在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用M.工礦自動化出版社，20014 林穎,羅金炎,劉驕,陳忠,李偉光.基于RS485 總線的PC 機與多單片機系統(tǒng)的串行通信M.電子工業(yè)出版社，20045 張旭梅，

3、劉飛，楊萍等.DNC 系統(tǒng)的通訊技術(shù)J.機械與電子，1997，（5）：38-406 王時龍􀏟劉飛.DNC 集成技術(shù)的發(fā)展J.中國機械工程􀏟1998，（2）：54-56五、進度計劃1、搜集資料，設(shè)計任務(wù)的確定（2天）2、繪制零件圖（1天）3、設(shè)計PC與CNC的大概內(nèi)容（7天）4、撰寫設(shè)計任務(wù)書，報告書，說明書（3天）5、畢業(yè)設(shè)計資料整理（1天）6、畢業(yè)設(shè)計答辯（1/2天）教研室主任簽字時間年 月 日畢業(yè)設(shè)計開題報告題目PC與CNC系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸專業(yè)班級學(xué)生姓名一、文獻綜述（立論依據(jù)） 由在教材上的所學(xué)知識和所查閱的資料進行設(shè)計。在數(shù)控加工中，有許多零件設(shè)計

4、不易直接在CNC中完成，這就要用到PC機，PC機與CNC的數(shù)據(jù)連接，可以簡單快捷的完成數(shù)控加工任務(wù)，根據(jù)資料進行設(shè)計，按時保質(zhì)保量的完成任務(wù)二、研究內(nèi)容及預(yù)期目標研究內(nèi)容：PC與CNC系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸預(yù)期目標：自己在老師和同學(xué)的幫助下獨立完成本次畢業(yè)設(shè)計，更加熟練的掌握自己大學(xué)所學(xué)的內(nèi)容三、研究方案（研究方法）（1）廣泛搜集相關(guān)資料; （2）結(jié)合所學(xué)的知識進行整理；（3）向指導(dǎo)老師請教有關(guān)問題；（4）資料和建議進行整理修改；四、進度計劃1、搜集資料，設(shè)計任務(wù)的確定（2天）2、繪制零件圖（1天）3、設(shè)計PC與CNC的大概內(nèi)容（7天）4、撰寫設(shè)計任務(wù)書，報告書，說明書（3天）5、畢業(yè)設(shè)計資料整理

5、（1天）6、畢業(yè)設(shè)計答辯（1/2天）指導(dǎo)教師簽字時間年 月 日注：可根據(jù)報告的內(nèi)容加頁摘 要隨著我國制造業(yè)的快速發(fā)展，對數(shù)控機床的使用越來越多，而數(shù)控機床的控制更趨于網(wǎng)絡(luò)化、智能化。本設(shè)計利用單片機為主要元器件設(shè)計出一個PC 機與數(shù)控機床通信系統(tǒng)。將生產(chǎn)車間分散的、不同型號的數(shù)控機床利用RS485 總線與計算機聯(lián)系起來構(gòu)成一個分布式數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)。本設(shè)計采用“PC 機-單片機”主從結(jié)構(gòu)模式，即以PC 機為上位機，分布在各個車間的單片機控制單元為下位機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。利用串行通信功能完成上位機（PC 機）對下位機（單片機）的控制程序以及數(shù)據(jù)傳輸。達到對數(shù)控機床狀態(tài)的監(jiān)控，以及溫度的采集的功能

6、。文章重點介紹了RS-232 與RS485 轉(zhuǎn)接卡的硬件設(shè)計，單片機RS-485 通信端口的電路設(shè)計以及上位機和下位機的通信軟件都做了詳細的介紹，并參考了MODBUS 通信協(xié)議單獨定義了一個通信協(xié)議。另外就系統(tǒng)的整體框架，具體解決方案也有一定的描述。關(guān)鍵詞： PC機，CNC，系統(tǒng)控制，數(shù)據(jù)傳輸，點對點目 錄第1章 緒論1 1.1 PC 與數(shù)控機床通信系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展狀況1 1.2 PC 與數(shù)控機床通信系統(tǒng)發(fā)展前景2 1.3 本文的主要內(nèi)容及安排3第2章 PC 與通訊系統(tǒng)總體設(shè)計5 2.1 設(shè)計需求及分析5 2.2 RS485 總線的相關(guān)知識7第3章 PC與CNC的外部環(huán)境與常規(guī)故障9 3.1 數(shù)

7、控系統(tǒng)(CNC)與個人計算機(PC)連網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的三種類型9 3.2 介紹點對點的PC與CNC的連接10 3.3 參數(shù)設(shè)定11 3.4、數(shù)據(jù)操縱12 3.5 常見通訊接口故障分析及維護12第4章 PC與CNC的數(shù)據(jù)傳輸與方法13 4.1 硬件配制13 4.2 通訊線路的連接13 4.3 設(shè)置 PC 機 PCIN 軟件的通訊協(xié)議13 4.4 數(shù)控系統(tǒng)的通訊協(xié)議14 4.5 零件程序的接收 (PC 到 CNC)14第6章 結(jié)論19參考文獻20致 謝21滄州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第1章 緒論1.1 PC 與數(shù)控機床通信系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展狀況隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，制造業(yè)也迎來了發(fā)展的黃金時期。而制

8、造的高速發(fā)展必然對數(shù)控機床有更高的要求。當(dāng)前經(jīng)濟型數(shù)控機床在我國的制造行業(yè)中已經(jīng)被廣泛使用。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、高柔性等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)信息化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化、集成化、智能化、綠色化方面起著舉足輕重的作用。數(shù)控機床自上世紀50 年代問世到現(xiàn)在的半個世紀中，數(shù)控機床的品種得以不斷發(fā)展幾乎所有機床都實現(xiàn)了數(shù)控化。目前，已經(jīng)出現(xiàn)了包括生產(chǎn)決策、產(chǎn)品設(shè)計及制造和管理等全過程均由計算機集成管理和控制的計算機集成制造CIMS（ComputerIntegrated Manufacturing Syste

9、m），以實現(xiàn)工廠生產(chǎn)自動化。數(shù)控機床的應(yīng)用領(lǐng)域已從航空工業(yè)部門逐步擴大到汽車、造船、機床、建筑等機械制造行業(yè)，出現(xiàn)了金屬成型類數(shù)控機床、特種加工數(shù)控機床還有數(shù)控繪圖機、數(shù)控三坐標測量機等對一個制造企業(yè)來說提高生產(chǎn)能力往往從生產(chǎn)管理、制造工藝、生產(chǎn)設(shè)備等方面入手進行技術(shù)改造，而這幾部分內(nèi)容又是互為影響和制約的。在技改中對生產(chǎn)設(shè)備、數(shù)控機床的更新、維修、采購等的選擇上必須考慮到要在什么樣環(huán)境下使用、如何管理、怎樣能達到最好的經(jīng)濟效果等問題。近幾十年來，計算機技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到迅的猛發(fā)展，制造業(yè)也發(fā)生了巨大的變革，逐步走向了集成化、網(wǎng)絡(luò)化、全球化的發(fā)展方向。數(shù)控機床作為制造系統(tǒng)的自動化裝備

10、，利用現(xiàn)有的技術(shù)實現(xiàn)對其遠程操作、遠程監(jiān)控、遠程故障診斷等遠程控制，對于現(xiàn)代遠程設(shè)備維修和網(wǎng)絡(luò)化制造有著重要的意義。計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展使其幾乎應(yīng)用到我們?nèi)粘９ぷ魃畹母鱾€領(lǐng)域。將計算機應(yīng)用與數(shù)控機床是必然趨勢。數(shù)控機床正朝著高精度、高速度、高柔性、高可靠性、網(wǎng)絡(luò)化、復(fù)合加工和基于工業(yè)PC 機的開放式智能數(shù)控系統(tǒng)方向發(fā)展。單片機是一種集成電路芯片􀏟采用超大規(guī)模技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力(如算術(shù)運算、邏輯運算、數(shù)據(jù)傳送、中處理)的微處理器，隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，只讀程序存儲器(ROM)，輸入輸出電路(I/O 口)，可能還包括定時計數(shù)器,串行通信，(SCI)，顯示驅(qū)動電

11、路(LCD 或LED 驅(qū)動電路)，脈寬調(diào)制電路(PWM)，模擬多路轉(zhuǎn)換器及A/D轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊單塊芯片上，構(gòu)成一個最小然而完善的計算機系統(tǒng).這些電路能在軟件的控制下準確、迅速、高效地完成程序設(shè)計者事先規(guī)定的任務(wù)。單片機有別于微處理器的是,它可單獨地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能，然而單片機又不同于單板機，芯片在沒有開發(fā)前,它只是具備功能極強的超大規(guī)模集成電路如果賦予它特定的程序，它便是一個最小的、完整的微型計算機控制系統(tǒng)，它與單板機或個人電腦(PC 機)有著本質(zhì)的區(qū)別，單片機的應(yīng)用屬于芯片級應(yīng)用，需要用戶了解單片機芯片的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)以及其它集成電路應(yīng)用技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計所需要的理

12、論和技術(shù)，用這樣特定的芯片設(shè)計應(yīng)用程序，從而使該芯片具備特定的功能。單片機控制系統(tǒng)能夠取代以前利用復(fù)雜電子線路或數(shù)字電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，可以軟件控制來實現(xiàn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)智能化，現(xiàn)在單片機控制范疇無所不在，例如通信產(chǎn)品、家用電器、智能儀器儀表、過程控制和專用控制裝置等等，單片機的用領(lǐng)域越來越廣泛。 單片機的應(yīng)用意義遠不限于它的應(yīng)用范疇或由此帶來的經(jīng)濟效益，更重要的是它已從根本上改變了傳統(tǒng)的控制方法和設(shè)計思想，是控制技術(shù)的一次革命，是一座重要的里程碑1.2 PC 與數(shù)控機床通信系統(tǒng)發(fā)展前景 隨著數(shù)控機床的發(fā)展，數(shù)控機床在模具、航空、航天等行業(yè)的廣泛應(yīng)用，在產(chǎn)品更新周期進一步縮短，加工質(zhì)量要求越來越高

13、，零件越來越復(fù)雜等情況下，將計算機與數(shù)控機床聯(lián)結(jié)起來，實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)交換或高一級的控制管理，從根本上提高數(shù)控機床的執(zhí)行效率，一直是制造業(yè)的研究內(nèi)容。經(jīng)過幾十年計算機技術(shù)的發(fā)展計算機通信技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，串行通信作為一種靈活、方便、可靠的通信方式，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中，數(shù)據(jù)處理以及控制信號的產(chǎn)生與傳輸?shù)裙δ堋Ｍ瑫r串行通信還應(yīng)用于交通控制、分布數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、通信距離擴展、電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)、高速公路收費系統(tǒng)、遠程控制、保密通信系統(tǒng)和教學(xué)實驗等等。用PC 機對數(shù)控機床進行實時監(jiān)控，完成PC 與數(shù)控機床之間的程序或數(shù)據(jù)傳輸。從而提高數(shù)控機床的自動化程度以及工作效率。計算機控制系統(tǒng)由控制部分和

14、被控對象組成，其控制部分包括硬件部分和軟件部分這不同于模擬控制器構(gòu)成的系統(tǒng)只由硬件組成。計算機控制系統(tǒng)軟件包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件一般包括操作系統(tǒng)、語言處理程序和服務(wù)性程序等，它們通常由計算機制造廠為用戶配套，有一定的通用性。應(yīng)用軟件是為實現(xiàn)特定控制目的而編制的專用程序，如數(shù)據(jù)采集程序、控制決策程序、輸出處理程序和報警處理程序等。它們 .及被控對象的自身特征和控制策略等，由實施控制系統(tǒng)的專業(yè)人員自行編制。近年來，由于PC 機（個人計算機）優(yōu)越的性價比和豐富的軟件資源，已成為計算機應(yīng)用的主流機種。而單片機在工業(yè)控制系統(tǒng)中也越來越得到廣泛的應(yīng)用，它以價格低、功能全、體積小、抗干擾能力強、開

15、發(fā)應(yīng)用方便等特點已滲透到各個開發(fā)領(lǐng)域。特別是利用其能直接進行全雙工通信的特點在數(shù)據(jù)采集、智能儀表儀器、家用電器和過程控制中作為智能前沿機。但由于單片機計算能力有限，難以進行復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理􀏟因此應(yīng)用高性能的計算機對系統(tǒng)的所有智能前沿機進行管理和控制，已成為一種發(fā)展方向。在功能較復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，通常以PC 機為主機，單片機為從，由單片機完成數(shù)據(jù)的采集及對裝置的控制，而由主機完成各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理和對單片機的控制。所以計算機與單片機之間的數(shù)據(jù)通信越發(fā)顯得重要。單片機廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域,大致可分如下幾個范疇：1、在

16、智能儀器儀表上的應(yīng)用。2、在工業(yè)控制中的應(yīng)用。3、在家用電器中的應(yīng)用。4、在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用。5、單片機在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用。 此外，單片機在工商、金融、科研、教育、國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。現(xiàn)在可以說單片機是百花齊放，百家爭鳴的時期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機，從8 位、16 位到32 位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流C51 系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補，為單片機的應(yīng)用提供廣闊的天地。1.3 本文的主要內(nèi)容及安排本文的主要任務(wù)是設(shè)計一個PC 與數(shù)控機床通信系統(tǒng)。完成PC 與數(shù)控機床之間程序的傳輸，以及對數(shù)控機床狀態(tài)的監(jiān)控。要求

17、有較高的傳輸速率及大于500m 的傳輸距離。根據(jù)任務(wù)要求本設(shè)計上位機與下位機之間采用RS-485 總線進行通信。當(dāng)控制計算機與各數(shù)控機床相距較遠時，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。串行通信由于接線少、成本低，在數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。本文針對任務(wù)要求,利用PC 機提供的RS-232 通信接口,通過RS-232 與RS-485 轉(zhuǎn)接，完成電平的轉(zhuǎn)換。選用VB軟件開發(fā)上位機管理程序,從而解決了一臺計算機與多臺數(shù)控機床進行通信的問題,提高了系統(tǒng)資源的利用率,還為進一步構(gòu)建車間級制造管理系統(tǒng)創(chuàng)造了條

18、件。設(shè)計擬采用單片機設(shè)計該系統(tǒng)。用一個單片機作為數(shù)控機床的通信接，利用串行通信技術(shù)完成PC 與單片機之間的通信。采用分布式布局，多臺數(shù)機床通過一條總線完成與單片機的通信。論文的第一章就PC 與數(shù)控機床通信系統(tǒng)的內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展前景做了介紹。第二章主要從系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)及設(shè)計分析方面做了描述。給出了整體設(shè)計方案。分析了硬件設(shè)計的芯片選型和軟件設(shè)計的思路。第三章是具體的對PC與數(shù)控機床通信系統(tǒng)的外部環(huán)境與故障進行了分析。第四章是對PC與數(shù)控機床通信系統(tǒng)的詳細解說。給出了PC與CNC的數(shù)據(jù)傳輸與方法。第 2 章 PC 與 通訊系統(tǒng)總體設(shè)計2.1 設(shè)計需求及分析本設(shè)計的主要任務(wù)是設(shè)計一個PC 與數(shù)控機

19、床的通信系統(tǒng)，完成PC與數(shù)控機床之間程序的傳輸，以及對數(shù)控機床狀態(tài)的監(jiān)控。系統(tǒng)擬達到的技術(shù)指標為：1、用一臺計算機或網(wǎng)絡(luò)對多臺數(shù)控機床進行綜合控制，完成數(shù)控程序傳輸、機床狀態(tài)監(jiān)控等功能2、通信距離要求大于500m3、通信波特率大于4800b/s4、必須采用總線式結(jié)構(gòu)5、可以采用成熟的通信協(xié)議，也可以自定義通信協(xié)議要實現(xiàn)數(shù)控機床與PC 連接起來，首先要實現(xiàn)數(shù)控機床與PC 之間的通信問題。單片機的出現(xiàn)與發(fā)展給PC 與數(shù)控機床通信系統(tǒng)的設(shè)計提供了一個很好的解決途徑。上位機與各下位機相距較遠時，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

20、發(fā)生線路故障。串行通信由于接線少、成本低、在數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。串行通信接口標準經(jīng)過使用和發(fā)展，目前已經(jīng)有幾種。但都是在RS-232 標準的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進而形成的。所以，以RS-232C 為主來討論。RS-323C 標準是美國EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會，與BELL 等公司一起開發(fā)的1969 年公布的通信協(xié)議。這個標準對串行通信接口的有關(guān)問題􀏟如信號線功能、電器特性都作了明確規(guī)定。由于通信設(shè)備廠商都生產(chǎn)與RS-232C 制式兼容的通信設(shè)備，因此，它作為一種標準，目前已在微機通信中廣泛采用。RS-232 是PC 機與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。由于RS-23

21、2C接口標準出現(xiàn)較早難免有不足之處，主要有以下四點：1、接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因為與TTL 電平兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL 電路連接。2、傳輸速率較低在異步傳輸時，波特率為20Kbps。3、接口使用一根信號線和一根信號返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。4、傳輸距離有限，最大傳輸距離標準值為50 英尺，實際上也只能用在50 米左右。針對RS-232C 的不足，于是就不斷出現(xiàn)了一些新的接，標準，RS-485 總線就是其中之一，它具有以下特點：1、RS-485 的電氣特性，邏輯”1以兩線間的電壓差為+（26）V 表示：邏輯

22、”0以兩線間的電壓差為-（62）V 表示。接口信號電平比RS-232C 降低了，就不易損壞接口電路芯片且該電平與TTL 電平兼容可方便與TTL 電路連接。2、RS-485 的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。3、RS-485 接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強，即抗噪聲干擾性好。RS-485 接口的最大傳輸距離標準值為4000 英尺，實際上可達3000 米，另外RS-232-C 接口在總線上只允許連接1 個收發(fā)器，即單站能力。而RS-485 接口在總線上是允許連接多達128 個收發(fā)器。即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的RS-485 接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。因為RS-4

23、85 接口具有良好的抗噪聲干擾性，長的傳輸距離和多站能力等上述優(yōu)點就使其成為首選的串行接口。 因為RS485 接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)，一般只需二根連線，所以RS485 接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。而根據(jù)本設(shè)計所要達到的通信距離以及傳輸速率，RS-232 總線達不到要求。因此本設(shè)計采用的是RS-485 串行總線標準。RS-485是一個多引出線的接口，這種接口可以有多個驅(qū)動器和接受器，可以實現(xiàn)一臺PC 機與多臺單片機間的通信，而且其通信距離可達1000m 以上，適合遠距離傳輸。RS-485接口是20mA 電流環(huán)路串行通信接口，它也是目前品行通信廣泛應(yīng)用的一種接口電路，其最大的優(yōu)點是低阻傳輸對電報導(dǎo)噪聲

24、不敏感，而且易于實現(xiàn)光電隔離，非常適于長距離串行通信。常用的RS-485 接口芯片有很多，常用的有SN75176、75276、MAX1428、MAX1483、MAX485E、MAX3162E 等。2.2 RS485 總線的相關(guān)知識1、RS-485 總線的理論。在自動化領(lǐng)域，隨著分布式控制系統(tǒng)的發(fā)展，迫切需要一種總線能適合遠距離的數(shù)字通信。在RS-422 標準的基礎(chǔ)上，EIA 研究出了一種支持多節(jié)點、遠距離和接收高靈敏度的RS-485 總線標準。RS-485 標準采有用平衡式發(fā)送，差分式接收的數(shù)據(jù)收發(fā)器來驅(qū)動總線，具體規(guī)格要求： 接收器的輸入電阻RIN12k驅(qū)動器能輸出±7V 的共模電

25、壓輸入端的電容50pF在節(jié)點數(shù)為32 個，配置了120 的終端電阻的情況下􀏟驅(qū)動器至少還能輸出電壓1.5V（終端電阻的大小與所用雙絞線的參數(shù)有關(guān)）接收器的輸入靈敏度為200mV（即（V+）-（V-）0.2V，表示信號"0"：（V+）-（V-）-0.2V，表示信號"1"）因為RS-485 的遠距離、多節(jié)點（32 個）以及傳輸線成本低的特性，使得EIA RS-485成為工業(yè)應(yīng)用中數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖走x標準?；诖耍琑S-485 的自動化領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，但是在實際工程中RS-485 總線運用仍然存在著很多問題影響了工程的質(zhì)量為工程施工帶來了很多的

26、不方便。從理論上分析在傳輸電纜的末端只要跨接了與電纜特性阻抗相匹配的終端電阻就能有效的減少信號反射。但是在實現(xiàn)應(yīng)用中由于傳輸電纜的特性阻抗與通訊波特率等應(yīng)用環(huán)境有關(guān)特性阻抗不可能與終端電阻完全相等􀏟因此或多或少的信號反射還會存在。信號反射對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憵w根結(jié)底是因為反射信號觸發(fā)了接收器輸入端的比較器使接收器收到了錯誤的信號導(dǎo)致CRC 校驗錯誤或整個數(shù)據(jù)幀錯誤。這種情況是無法改變的只有盡量去避免它。2、RS-485 接地問題。僅僅用一對雙絞線將各個接口的A、B 端連接起來􀏟而不對RS-485 通信鏈路的信號接地在某些情況下也可以工作但給系統(tǒng)埋下了隱患。RS-

27、485 接口采用差分方式傳輸信號并不需要對于某個參照點來檢測信號系統(tǒng)􀏟只需檢測兩線之間的電位差就可以了。但應(yīng)該注意的是收發(fā)器只有在共模電壓不超出一定范圍(-7V 至+12V)的條件下才能正常工作。當(dāng)共模電壓超出此范圍􀏟就會影響通信的可靠直至損壞接口。如圖2.2 所示當(dāng)發(fā)送器A 向接收器B 發(fā)送數(shù)據(jù)時􀏟發(fā)送器A 的輸出共模電壓為VOS􀏟由于兩個系統(tǒng)具有各自獨立的接地系統(tǒng)存在著地電位差VGPD那么接收器輸入端的共模電壓就會達到VCM=VOS+VGPD。RS-485 標準規(guī)定VOS3V但VGPD 可能會有很大幅度(十幾伏甚至數(shù)十

28、伏)并可能伴有強干擾信號致使接收器共模輸入VCM 超出正常圍在信號線上產(chǎn)生干擾電流輕則影響正常通信重則損壞設(shè)備。3、RS-485 的總線結(jié)構(gòu)及傳輸距離。RS-485 支持半雙工或全雙工模式。網(wǎng)絡(luò)拓撲一般采用終端匹配的總線型結(jié)構(gòu)不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)最好采用一條總線將各個節(jié)點串接起來。從總線到每個節(jié)點的引出線長度應(yīng)盡量短以便使引出線中的反射信號對總線信號的影響最低。在使用RS485 接口時對于特定的傳輸線經(jīng)從發(fā)生器到負載其數(shù)據(jù)信號傳輸所允許的最大電纜長度是數(shù)據(jù)信號速率的函數(shù)這個長度數(shù)據(jù)主要是受信號失真及噪聲等影響所限制。當(dāng)數(shù)據(jù)信號速率降低到90Kbit/S 以下時假定最大允許的信號損失為6dBV

29、時則電纜長度被限制在1200M。實際上在實用時是完全可以取得比它大的電纜長度。當(dāng)使用不同線徑的電纜。則取得的最大電纜長度是不相同的。RS485 總線以雙絞線為物理介質(zhì)通常工作在半雙工通信狀態(tài)即在同一時刻總線上只能有1 個節(jié)點為主節(jié)點且處于發(fā)送狀態(tài)其他所有節(jié)點必須處于接收狀態(tài)。如果同一時刻有2 個以上的節(jié)點處于發(fā)送狀態(tài)將導(dǎo)致所有發(fā)送方的數(shù)據(jù)發(fā)送失敗即所謂總線沖突。為了避免總線沖突RS485 總線一般工作在主從模式下。整個通信總線系統(tǒng)由1 個主節(jié)點若干個從節(jié)點組成按照輪詢的方式以一定的時間間隔和從節(jié)點進行通信這樣就解決了RS485 總線的沖突問題。第3章 PC與CNC的外部環(huán)境與常規(guī)故障3.1 數(shù)

30、控系統(tǒng)(CNC)與個人計算機(PC)連網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的三種類型1 點對點的通訊方式 PC與CNC通過RS一232C通訊接口，在軟件的驅(qū)動下，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的相互交換，或通過多路串行口服務(wù)器連接后接進以太網(wǎng)。目前大部分數(shù)控機床都采用該數(shù)據(jù)通訊方式。2 現(xiàn)場總線的通訊方式 該通訊方式是通過PROFIBUS一DP模塊的兩種接口（MPI、DP）均可以完成的較大型分布式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。3以太網(wǎng)配置的局域網(wǎng)式的通訊方式該通訊方式通過CNC具備以太網(wǎng)接口功能完成的局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)。3.2 介紹點對點的PC與CNC的連接1. PC的條件PC應(yīng)具備兩個串行接口COM1和COM2作為數(shù)據(jù)通訊（即RS一232C）用。COM1為9針接

31、口（與數(shù)控機床的CNC進行數(shù)據(jù)通訊常用此接口）。COM2為25針接口（通常連接打印機接口的通訊）。2. CNC的條件：CNC至少配備有BS232C數(shù)據(jù)串行接口，有9針或25針。3. PC與CNC的連接 (1)PC與CNC的硬件連接（信號線長度5 m） 以COM1 9針接口（其排列針號見圖1）為例，該串行口信號的各針含義（I：為輸進信號；0：為輸出信號）為：1. DCI數(shù)據(jù)載波檢測，I ；2. RXD接收數(shù)據(jù)，I；3. TXD傳送數(shù)據(jù)，0;4.DTR數(shù)據(jù)終端停當(dāng)，0；5.SG信號地線；6.DSR數(shù)據(jù)裝置停當(dāng)，I；7. RTS請求傳送，0； 8. CPS答應(yīng)發(fā)送，1；9. KI響鈴指示，

32、I。 (2) PC與CNC的軟件連接  在PC上裝載一種為PCIN.exe的操縱軟件（該軟件在WIN98版以下適用），當(dāng)PC運行該操縱軟件時，可在其操縱界面的V24INI下拉菜單中對RS232C接口進行參數(shù)設(shè)定；在CNC進行RS232C接口參數(shù)設(shè)定。PC的RS232C接口參數(shù)的初始化設(shè)定內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈逝c機床參數(shù)設(shè)定的數(shù)據(jù)傳輸波特率的大小一致（通常為，500bps的傳輸速度）；傳輸文件代碼的數(shù)據(jù)長度與機床傳輸文件代碼的確定一致（通常為8位）；傳輸文件停止位數(shù)與機床傳輸文件停止位數(shù)一致（通常為1位）；通訊接口的設(shè)定是COM1或 COM2的其中一個接口（通常是COM1

33、接口）。3.3 參數(shù)設(shè)定 1. CNC的參數(shù)設(shè)定（以FANUC  16或160 MC系列為例） 見下表，通過CNC系統(tǒng)的參數(shù)選擇來保證與PC的軟件連接。 2. PC參數(shù)設(shè)定通過PCIN.exe程序?qū)C通訊參數(shù)進行設(shè)定。3.4、數(shù)據(jù)操縱  將PCIN.exe程序拷貝到PC內(nèi)，運行該程序，操縱界面如圖3。主菜單下面各自有該項的下拉菜單。通過該程序可以完成外部PC與CNC的數(shù)據(jù)通訊，如：DATA一IN：把數(shù)據(jù)由PCIN程序裝載到該PC內(nèi)；    DATA一OUT：把數(shù)據(jù)從PC傳輸?shù)紺NC； FILE：對數(shù)據(jù)進行編輯、處理。 3.

34、5 常見通訊接口故障分析及維護  1PC外殼感應(yīng)高壓靜電  由于PC供電電源沒有接地造成的。電源插頭中只接了火線和零線，而地線空置沒有使用，使PC外殼積累大量靜電電荷而無法開釋，產(chǎn)生高壓靜電，一旦進進通訊接口會擊穿RS232C接口中的MOS集成電路器件。   處理措施：將輸進PC交流220V電源插頭的地線與專用地線相接。 2帶電插拔通訊接口    RS232C接口不是熱插器件，帶電插上通訊接口會造成通訊接口擊穿。   處理措施：避免帶電插拔RS232C通訊接口，在關(guān)

35、機狀態(tài)下把CNC及PC電源切斷，然后插拔RS一232C通訊接口。 3供電電源竄進RS一232C通訊接口   PC使用不規(guī)范的臨時接地板，造成電源竄進RS一232C接口中。 4 處理措施：使用RS232C接口的光電隔離器。當(dāng)CNC串行接口端處安裝了合適的光電隔離器后，使CNC與PC兩者之間的電隔離，確保通訊系統(tǒng)的安全。 第4章 PC與CNC的數(shù)據(jù)傳輸與方法4.1 硬件配制 (1)FANUC0i 數(shù)控系統(tǒng)。 (2)486 以上 IBM 兼容機。 (3) 通訊電纜 ( 電纜的具體連接見圖 41)。 (4)SIEMENS-PCIN 軟件 4.32 或以

36、上版本。 圖41 通訊電纜連接圖4.2 通訊線路的連接 通訊電纜的兩頭分別連接到 PC 和 CNC 。 ( 警告 : 由于臺式機的漏電可能引起 RS232 接口的損壞 , 若使用臺式計算機則必須將 PC 的地線與 CNC 的地線牢固地連接在一起。 ) 4.3 設(shè)置 PC 機 PCIN 軟件的通訊協(xié)議 (1) 運行 PCIN 軟件后出現(xiàn)下列菜單 :V24-INI DATA-IN DATA-OUT FIIE SPECIAL PC-FORMAT AR-CHIV-FIIE EXIT 。(2) 使用左、右光標鍵 , 選擇 V24-INI, 回車確認 , 出現(xiàn)下列菜單 :COM NUMBER 1( 根據(jù)

37、PC 實際使用的通訊端口選擇 ),BAUDRAIE 19200 ( 波特率 ),PARTIY EVEN ( 奇偶檢驗 ),2 STOP BITS( 停止位 2 位 ),7 DATA BITS( 數(shù)據(jù)位7位 ),X ON/OFF SET UP,END W-M30OFF ,TIME OUT 0S,BINFINE OFF ,TURBOMODE OFF,DONT CHECK DSR 。 其中 X ON/OFF SET UP選項如下設(shè)置 :X ON/OFF OFF,X ON CHARACTER:11,X OFF CHARACTER:13,DONT WAIT FOR XON,DONT SEND XON 。

38、 (3) 使用上、下光標鍵選擇上述各菜單 , 使用左、右光標鍵選擇各菜單內(nèi)的選項 , 按上述要求設(shè)置完成后回車確認 , 保存后返回至初始菜單。 (4) 選擇 SPECIAL 菜單設(shè)置 DISPIAY ON, 返回至初始菜單。 ( 如不設(shè)置 SPECIAL 菜單內(nèi) DISPIAY 選項 , 在PC 屏幕上將不能看到 PC 接受或傳送數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示。 ) 4.4 數(shù)控系統(tǒng)的通訊協(xié)議 下面以傳送零件程序為例 , 詳細介紹協(xié)議的設(shè)置 , 其它數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議設(shè)定可以參照零件程序傳送的協(xié)議設(shè)定。 (1) 啟動機床 , 并確保機床已處于正常工作狀態(tài) ,CNC 元任何報警。 (2) 選擇 MDI 方式。 (3

39、) 依次選擇  、 SYSTEM 、ALL I/O、PRGM, 出現(xiàn)下列菜單 : I/O CHANNEL l DEVICE NUM BAUD RAIE19200 STOP BIT 2 NULL INPUT (EIA)ALM TV CHECK (NOTES)OFF TV CHECK OFF PUNCHCODE ISO INPUTCODE EIA/ISO FEED OUTPUT FEED EOB OUTPUT LFCRCR 按上述要求完成設(shè)置 O 注 :Oi CNC 有兩個 RS232 接口，詳見 Oi 參數(shù) 0020,01010103、01110113 、 01210123,

40、 本文以接口 1 為例。 4.5 零件程序的接收 (PC 到 CNC) (1) 選擇 EDIT 方式。 (2) 將控制面板上的鑰匙置于 O 狀態(tài) ( 只有這樣 , 才允許接收零件程序 )。 (3) 依次選擇 、OPRT 、 、 EXEC 鍵，顯示屏上出現(xiàn)閃爍的“LSK”字樣。 (4)PC 端選擇 DATA-OUT 菜單 , 回車確認。 (5) 在 FIIENAME 欄中填入要傳送的零件程序的路徑及文件名 , 然后回車確認 ,CNC 端顯示屏上的 "LSK" 字 樣變?yōu)?"INPUT" 字樣 ,PC 端會動態(tài)顯示零件程序直至傳送結(jié)束。 （1）零件

41、程序的傳送 (CNC 到 PC) 。 (1)PC 端選擇 DATA-IN 菜單 , 回車確認。 (2) 在 FIIENAME 欄中填入零件程序的路徑及文件名 , 回車確認 ,PC 此時處于等待狀態(tài)。 (3)CNC 端依次選擇  OPRT 、 O××××、  、 EXEC,PC 端會動態(tài)顯示零件程序直至傳送結(jié)束。 (4)PC 端選擇 ESC 鍵。(PC 會自動保存接收的數(shù)據(jù) ) （2） CNC 參數(shù)、 MACRO 、工件坐標系、刀具偏置表的傳送和接收。 (1) 選擇 EDTT 方式。 (2) 依次選擇 &#

42、160;SYSTEM 、ALL I/O 出現(xiàn)下列畫面 :PRGRM、PARAM、OFFSET、 MACRO 、 OPRT, 選擇鍵出現(xiàn) WORK (3) 根據(jù)需要分別選擇以上各選項 , 選擇 OPRT 鍵 , 屏幕下方出現(xiàn) 和 二個功能鍵 , 從 PC 傳送數(shù)據(jù)至 CNC, 則選擇 READ 、 EXEC, 從 CNC 傳送數(shù)據(jù)至 PC 則選擇 PUNCH 、 EXEC。 PC 端操作步驟同零件程序的傳送。 （3） 螺距誤差補償表的傳送 (CNC 到 PC) (1)PC 端選擇 DATA-IN 菜單 , 回車確認。 (2) 在 FILE NAME 欄中填入數(shù)據(jù)的路徑及文件名 , 回車確認 ,P

43、C 此時處于等待狀態(tài)。 (3) 選擇 EDIT 方式。 (4) 選擇  、 PITCH 、 OPRT、 PUNCH 、 EXEC 數(shù)據(jù)開始輸出直到結(jié)束。 (5)PC 端選擇 ESC 鍵。 (PC 會自動保存接收的數(shù)據(jù) ) （4） 螺距誤差補償表的接收 (PC 到 CNC) (1) 選擇 EDIT 方式。 (2) 將控制面板上的鑰匙置于O狀態(tài) ( 只有這樣 , 才允許接收數(shù)據(jù) ) 。 (3) 選擇  。、 PITCH、OPRT、 READ 、 EXEC 。 (4)PC 端選擇 DATA-OUT 菜單 , 回車確認。 (5) 在 FIIE NAME 欄中填入

44、要傳送數(shù)據(jù)的路徑及文件名 , 然后回車確認 ,PC 端會動態(tài)顯示零件程序直至傳送結(jié)束。 （5） 參數(shù)的傳送 (CNC 到 PC) (1) 更改 PCIN 軟件 V24-INI 菜單下的通訊協(xié)議 :8DATA BITS( 數(shù)據(jù)位 8 位 )。其它數(shù)據(jù)同零件程序傳送時的協(xié)議。 (2)PC 端選擇 DATA-IN 菜單 , 回車確認。 (3) 在 FIIE NAME 欄中填入數(shù)據(jù)的路徑及文件名 , 回車確認 ,PC 此時處于等待狀態(tài)。 (4)CNC 端選擇 EDIT 方式。 (5) 依次選擇  、 PMC 、 I/O 。 (6) 光標移至 DEVICE 選項 , 依次選擇、 OT

45、HERSWRITE。 (7) 光標下移選擇 PARAM, 依次選擇、 SPEED, 出現(xiàn)下列畫面 : BAUD RAFIE=4 (0:1200,1:2400，2:4800,3:9600,4:19200) PRATIY BIT =2 (0:NONE1:ODD 2:EVEN) STOP BIT =1 (0:1BIT1:2BIT) WRIIE CODE =0 (0:ASCII1:ISO) (8) 按上述要求設(shè)置傳送協(xié)議后退回上級菜單。協(xié)議顯示如下 : CHANNEL 1 DEVICE OTHERS FUNCUON PARAM DATA KIND PARAM (9) 選擇 EXEC,PMC 數(shù)據(jù)開始輸

46、出。 (10) 輸出結(jié)束后 ,PC 端選擇 ESC 鍵 , 屏幕上出現(xiàn) DO YOU WANT T0 TERMINATE? 輸入 Y, 屏幕上出現(xiàn) DO YOU WANT TO SAVE?, 輸入 Y, 保存輸入的數(shù)據(jù)。 （6）PC 輸出 PMC 數(shù)據(jù)到 CNC (1) 更改 PCIN 軟件 V24-INI 菜單下的通訊協(xié)議 :8 DATA BITS( 數(shù)據(jù)位8位 ), 其它數(shù)據(jù)同零件程序傳送時的協(xié)議。 (2) 選擇 EDIT方式。 (3) 將控制面板上的鑰匙置于 O 狀態(tài) ( 只有這樣 , 才允許接收數(shù)據(jù) ) 。 (4) 依次選擇 PMC 。、 STOP、I/O 。 (5) 光標移至 DEVICE, 選擇、 OTHERS、 READ 、 SPEED, 出現(xiàn)下列畫面 : BAUD RATE=4 (0:1200,1:2400,2:4800,3:9600,4:19200) PRAITY BIT=2 (0:NONE1:ODD 2:EVEN) STOP BIT=1 (0:1BIT:2BIT) (6) 按上述要求設(shè)置傳送協(xié)議后退回上級菜單。協(xié)議顯示如下 : C