数控网络中实时同步通讯协议的设计

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1、2010年第7期·控制与检测·文章编号：1001—2265(2010)07—0059—03数控网络中实时同步通讯协议的设计唐志强，黄道平，刘少君(华南理工大学自动化科学与工程学院，广州510640)摘要：数控网络中控制单元与数字伺服装置之间的数据通信一直是数控技术研究的热点。讨论了一种实时同步通讯协议的设计方法，重点介绍了其数据传输实时性和同步性的实现方式，并通过在实际数控系统中的应用，展现了其有效性。关键词：通讯协议；实时通讯；同步通讯；数控系统中图分类号：TH166；TP3文献标识码：BDesignofReal-timeSynchronousCommunicationProtocols

2、inCNCNetworkTANGZhi—qiang，HUANGDao—ping，LIUShao-jun(Collegeofautomationscienceandengineering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510640，China)Abstract：ThedatacommunicationbetweenthecontrolunitanddJgitalservodeviceisalwaysthehottopicinCNCnetwork．Itdiscussedadesigningapproachofareal-timesynchr

3、onousprotocol，focusingonitsimple-mentionofreal。timedatatransferanditssynchronization，andshoweditseffectivenessthroughitsactualap—plicationintheCNCsystem．Keywords：communicationprotocol；real-timecommunication；synchronouscommunication；CNC或IO)组成，各站之间采用光纤连接，构成环形网O引言络。主站通过PCI接EI卡等与Pc机通信，将上层随着数字伺服驱动技术的出现

4、，生产布局和生产的数据和控制信号发往从站，来控制伺服电机等，从站方式越来越灵活，数控系统的规模也朝着分布式和多也可以将伺服，10等站点的反馈信号发往主站，经接轴控制的方向发展。为了满足数控系统实时的接收数口卡送人PC机进行处理分析，从而形成了一个环形反据、指令，并能满足多轴同步运行的控制特点，要求控馈网络。每个站点都是控制网络的一个节点，信号按制单元和数字伺服装置之间配备合适的数字通讯接照图示的方向单向传输。口。而这种数字接口的实现关键就是提供一种有效的通讯协议⋯，以完成控制网络中对数据信号，控制指令快速、可靠的周期传递，同时保证数据采集和运行控制的同步性能。本文正是基于以上要求提出了一种

5、应用光纤环形网络的实时同步通讯协议(Real—timesynchro—nOHScommunicationprotocol，RSCP)，从数据帧结构，传展I，0输时序等方面具体分析了其实时性和同步性的设计方法，并给出了其在数控系统中的实际应用效果。图1协议的网络拓扑结构主站发往从站的数据信号由从站根据数据帧中的1通讯协议的基本原理站号判断是否该接收数据，不接收则依次传人下个从为适应工业生产的分布式和多轴控制需求，协议站，直到与站号相对应的从站。从站的数据按图中环采用光纤环形网络拓扑结构，如图1所示。每个网络路直接传至主站进行处理，其他从站只是相当于中继由一个主站(Master)和若干个从站(

6、Slave，伺服、主轴收稿日期：2010—01—06作者简介：唐志强(1986一)，男，湖南长沙人，华南理工大学自动化学院硕士，从事FPGA相关设计和linux下相关设备驱动开发等研究，(Email)Ol111986@163．corn。·59··控制与检测·组合机床与自动化加工技术器的作用，并不做任何处理。这是协议工作的基本方站时间片长”，其中主站时间片的长度为站数单位时式，本文将基于这种方式具体介绍对协议的实时性和间片长。同步性的优化设计。_-单位时间片．卜-主站时同’一瑚时IHJ’’2通讯协议的实时性和同步性分析同步l报文口b。a’6其他从站⋯从站0从站1Ydt／inI2．1协议的实时

7、性实现机理数控网络系统式数控系统发展的趋势，网络节点图2RSCP协议数据传输时序之间通信的一个最大要求就是高实时性。根据高实在国际标准的SERCOS协议中，循环数据和非时，高可靠数控网络底层设备中通信数据量小，且具有循环数据位于主站报文的不同部分，其中一种数据传周期性，协议采用如表1的帧结构，它具有短周期、和输时，另一种数据所占的数据段就为无效，增加了报文短数据帧的特点。根据帧结构，每个光纤环的最大从和通讯周期的长度，改