主从式数控系统中的数据通讯

《主从式数控系统中的数据通讯》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、主从式数控系统中的数据通讯

2、第1第1当前，数控系统广泛采用主从式控制结构，即采用工业控制计算机(IPC)作为上位机，以单片机构成的实时控制电路作为下位机。主从式控制结构可以充分利用工业控制计算机的丰富的软件资源，编制出具有友好人机界面的系统软件；同时又可以借助汇编语言编制出执行机构的位置控制软件，从而保证系统具有良好的实时性。　　主从式数控系统工作时，上位机应该能够可靠、畅通地将经过处理的控制指令和参数发送到下位机，以保证下位机能够准确、及时的工作。同时，上位机还应该能够收集下位机反馈的各种状态信号，进行诊断和处理。由此可见，可靠、快速地实现上、下位机之间的数据通讯是整个数控系统

3、可靠、有效工作的关键。　　本文所研究的数控系统是以IPC作为上位机，以步进电机驱动卡为下位机，软件开发平台为ARGIN-BOTTOM:0px;TEXT-INDENT:21px;LINE-HEIGHT:17pt"align=left>1　步进电机驱动卡的特点和通讯接口电路的原理步进电机驱动卡是基于PC总线的一个智能插卡，本身带有8031CPU。它通过接收IPC的控制指令，完成对步进电机的开环或半闭环控制，同时能接受主轴脉冲发生器输出的脉冲信号，控制车床车削螺纹加工，是联系伺服系统和IPC的纽带。由于工控机和驱动卡之间的每次通信的信息量大，传输速度高且是短途通讯，故采用并行口的通讯方

4、式。　　驱动卡的通讯接口电路如图1所示，左边的总线为PC机的AT总线(80286以上机型)，驱动卡插入PC机的I/O扩展槽中，两片8255A作为8031和PC机之间的通信接口，27512作为EPROM，存放8031的程序，74LS373为地址锁存器，74LS138(1)为地址译码器，输出8255A(2)的片选信号，8255A(1)的由74LS138(2)进行片选(图中未画出)。图1　接口电路图每次系统工作之前，必须通过上位机软件设置两片8255A都处于工作方式1，即PA口为方式1输出，PB口为方式1输入，PC口的某些位为状态控制线，其余的线作I/O线。　　为了保证数据传输的可靠性

5、，在每次发送数据之前必须做一次检测，只有当上一次的数据已经取走，本次数据才能发送，电路通过检测IBFB来实现。8031要求向PC机发送数据时，其工作流程如下：首先，8031读取8255A(1)的PC4口，而PC4连接8255A(2)的IBFB，当PC4为1时，说明8255A(2)中的数据还未被PC取走，8031继续查询检测PC4。若PC4为0，则8255A(2)的IBFB为0，说明8255A(2)中的数据已经被PC机取走，8031可以将当前的数据送至8255A(2)的寄存器中。此时，上位机正在查询8255A(2)的端口，发现数据已经送到，就读进内存中，同时有一次跳转引起IBFB恢

6、复为0，8255A(1)的PC4也为0，为下次传输数据作好准备。至此，8031向PC机发送数据的过程结束。PC机往8031发送数据也经过同样的过程。这样就实现了上位机和步进电机驱动卡之间的双向并行通讯，每次发送的是一个八字节的数。2　通讯协议数控系统工作时，上位机要向下位机发送的控制指令有很多种，如直线插补指令、圆弧插补指令等。除此之外，上位机还要向下位机发送一些查询指令，用于查询下位机的状态或刀具位置。由于这些指令所包含的信息类型和数据格式各不相同，为了避免上下位机通讯时出现混乱，这就要求系统有一个清晰、准确的通讯协议，来保证数据通讯能够有条不紊地进行。　　本系统中引入标志功能

7、字来标识指令的类型，具体如表1所示。当上位机准备向下位机发送某一控制指令时，首先要发送该指令的标志功能字，(如表1中1～11)，在得到下位机的确认信号之后，上位机才能按预定的格式一步步完成此次数据发送。表1　标志功能字的定义标志功能字定义标志功能字字义0机床点动控制8暂停/重新启动1机床手动加工9机床回零点2手动加工结束10改变进给速度4机床进行直线加工11机床进行间隙补偿5机床进行圆弧加工12查询程序段是否加工结束6机床进行螺纹加工13查询刀具位置7停止自动加工　　当上位机查询下位机的状态时，首先上位机要发送该查询指令的标志功能字(如表1中12～13)，在得到下位机的确认信号之

8、后，上位机利用循环来等待下位机将所要查询的数据反馈到8255A(2)的端口上。一旦数据到达8255A(2)的端口，上位机将数据读回并结束此次查询。3　ARGIN-BOTTOM:0px;TEXT-INDENT:21px;LINE-HEIGHT:17pt">通讯程序在执行过程中是作为车床数控系统软件相应进程的一个线程而存在。由于ARGIN-BOTTOM:0px;TEXT-INDENT:21px;LINE-HEIGHT:17pt"align=center>图2　SendChar()函数