第4章-數(shù)控邏輯控制與通信第一頁，共80頁。4.1數(shù)控系統(tǒng)的PLC原理4.2

PLC在數(shù)控機床上的應(yīng)用4.3數(shù)控機床通信及接口4.4高速伺服總線及接口2第二頁，共80頁。1968年，美國通用汽車制造公司（GM），為適應(yīng)汽車型號的不斷翻新，試圖尋找一種新型的工業(yè)控制器，以盡可能減少重新設(shè)計和更換繼電器控制系統(tǒng)的硬件及接線、減少時間，降低成本。因而設(shè)想把計算機的完備功能、靈活及通用等優(yōu)點和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，制成一種適合于工業(yè)環(huán)境的通用控制裝置，并把計算機的編程方法和程序輸入方式加以簡化，使不熟悉計算機的人能方便地使用。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（GEC）首先研制成功第一臺可編程序控制器，并在通用汽車公司的自動裝配線上試用成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制的新局面。

4.1數(shù)控系統(tǒng)的PLC原理3第三頁，共80頁。4.1.1PLC的結(jié)構(gòu)組成和工作原理輸入模塊電源模塊系統(tǒng)程序存儲器CPU用戶程序存儲器外圍接口模塊輸出模塊X執(zhí)行機構(gòu)擴展模塊編程器傳感器一、結(jié)構(gòu)組成一般由CPU、存儲器、輸入/輸出接口模塊、外圍接口模塊及編程器、擴展接口和擴展模塊等可選部件幾大部分組成，如下所示：4.1數(shù)控系統(tǒng)的PLC原理4第四頁，共80頁。整體式PLC擴展模塊輸入端子輸出端子編程器人機界面4.1數(shù)控系統(tǒng)的PLC原理5第五頁，共80頁。模塊式PLC4.1數(shù)控系統(tǒng)的PLC原理6第六頁，共80頁。二、PLC的編程語言3.3可編程控制器PLC簡介不熟悉計算機的機械工程師Y1X2Y1Y1T1Y2T1K15X3X1梯形圖（Ladder）~220VKM1PB2PB1KM1KM1KT1KM2KT1KA1電器原理圖7第七頁，共80頁。指令語言執(zhí)行順序：

從上到下、從左到右LDX1ORY1ANIX2OUT Y1LDY1ANDX3OUTT1K15LDT1OUTY2Y1X2Y1Y1T1Y2T1K15X3X1梯形圖（Ladder）4.1數(shù)控系統(tǒng)的PLC原理8第八頁，共80頁。三、PLC梯形圖的設(shè)計原理輸入映像寄存器輸入接口電路輸出映像寄存器輸出狀態(tài)鎖存器控制程序輸出接口電路關(guān)鍵：用串行執(zhí)行的程序，來模擬并行電路，只能將連續(xù)變量離散處理，截取某一時刻的狀態(tài)，作為輸入的映像，按用戶設(shè)計邏輯，計算該時刻輸出的映像，在運算過程中，輸入的映像保持不變，每個程序循環(huán)周期結(jié)束，在將輸出映像輸出到狀態(tài)鎖存器，再次讀輸入端子的狀態(tài)到到輸入映像寄存器，進行下個周期的運算。4.1數(shù)控系統(tǒng)的PLC原理9第九頁，共80頁。PLC控制程序的執(zhí)行流程定時中斷定時標(biāo)志1返回開始初始化(禁止所有輸出)定時標(biāo)志=0？高速響應(yīng)讀輸入到映像寄存器邏輯運算及控制輸出到輸出鎖存器YN定時標(biāo)志04.1數(shù)控系統(tǒng)的PLC原理10第十頁，共80頁。四、電器原理圖和梯形圖的差別~220VKM1PB2PB1KM1KM1KT1KM2KT1KA11.電器原理圖是并行電路。沒有先后之分，而梯形圖的執(zhí)行是有先后順序的，次序不同，執(zhí)行結(jié)果不同。2.梯形圖設(shè)計中加入了很多計算機語言類的運算指令和功能指令，使設(shè)計更靈活、方便。3.梯形圖設(shè)計中輸入、輸出和軟元件（內(nèi)部輔助繼電器）可無限次作為運算條件使用。電器原理圖4.1數(shù)控系統(tǒng)的PLC原理11第十一頁，共80頁。4.1數(shù)控系統(tǒng)的PLC原理4.2

PLC在數(shù)控機床上的應(yīng)用4.3數(shù)據(jù)通信及接口4.4高速伺服總線及接口12第十二頁，共80頁。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，PLC已發(fā)展成為工控領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛通用控制器。除了原來開關(guān)量的邏輯控制，其控制功能已擴展到數(shù)據(jù)運算（包括浮點運算）、模擬量回路控制、運動控制等。并可實現(xiàn)自動化網(wǎng)絡(luò)控制。其正式名稱為“可編程序控制器”（ProgramableController）,簡稱PC。為避免和個人計算機混淆，大多數(shù)人仍稱其為“PLC”。數(shù)控系統(tǒng)的PLC有兩種形式，一種是嵌入式PLC，一種是獨立式PLC。數(shù)控系統(tǒng)中，很多模擬量的控制（如溫度、壓力等）都是通過PLC的模擬量控制模塊來實現(xiàn)的。有些數(shù)控系統(tǒng)的熱誤差補償，就是通過PLC來實現(xiàn)的。如西門子840D。

4.2PLC在數(shù)控機床上的應(yīng)用13第十三頁，共80頁。指令位置顯示位置電機指令位置運動控制K0、tanβ、P0位置反饋+-PLC溫度采集西門子840D的熱誤差補償模塊結(jié)構(gòu)框圖4.2PLC在數(shù)控機床上的應(yīng)用14第十四頁，共80頁。K0(T)：與坐標(biāo)位置無關(guān)的變形量（如主軸的膨脹、偏斜），隨主軸溫度、刀具長度的變化而變化。通過梯形圖程序，建立變形量與溫度、刀具參數(shù)的關(guān)系，實現(xiàn)熱誤差補償。ZYdy1dz1ZYdz2Dz2=(Pz-Pz0)*tanβ(T)與機床位置無關(guān)的熱變形與機床位置相關(guān)的熱變形4.2PLC在數(shù)控機床上的應(yīng)用15第十五頁，共80頁。一、PLC在數(shù)控機床上配置方式PLC在機床側(cè)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器邏輯系統(tǒng)，有m+n個輸入輸出點PLC在CNC控制柜中，有m個輸入輸出點，元器件數(shù)目少，易于維修，成本低。PLC在控制柜中，輸入輸出接口在機床一側(cè)，中間用一個光纜通信。4.2PLC在數(shù)控機床上的應(yīng)用16第十六頁，共80頁。

機床側(cè)的開關(guān)量信號通過I／O單元接口輸入至PLC中，除極少數(shù)信號外，絕大多數(shù)信號的含義及所占用PLC的地址均可由PLC程序設(shè)計者自行定義。二、PLC與外部的信息交換1、機床到PLC(MT→PLC)4.2PLC在數(shù)控機床上的應(yīng)用17第十七頁，共80頁。

PLC控制機床的信號通過PLC的開關(guān)量輸出接口送到機床側(cè)，所有開關(guān)量輸出信號的含義及所占用PLC的地址均可由PLC程序設(shè)計者自行定義。舉例在SINUMERIK810數(shù)控系統(tǒng)中，機床側(cè)某電磁閥的動作由PLC的輸出信號來控制，設(shè)該信號用Q1．4來定義。該信號通過I／O模塊和I／O端子板輸出至中間繼電器線圈，繼電器的觸點又使電磁閥的線圈得電，從而控制電磁閥的動作。同樣，Q1．4信號可在PLCSTATUS狀態(tài)下，通過觀察QBl的第4位“0”或“1”來獲知該輸出信號是否有效。2、PLC到機床(PLC→MT)4.2PLC在數(shù)控機床上的應(yīng)用18第十八頁，共80頁。CNC送至PLC的信息可由CNC直接送入PLC的寄存器中，所有CNC送至PLC的信號含義和地址（開關(guān)量地址或寄存器地址）均由CNC廠家確定，PLC編程者只可使用，不可改變和增刪。舉例數(shù)控指令的M、S、T功能，通過CNC譯碼后直接送入PLC相應(yīng)的寄存器中。在SINUMERIK810數(shù)控系統(tǒng)中，M03指令經(jīng)譯碼后，送入FY27．3寄存器中。3、CNC到PLC(CNC→PLC)4.2PLC在數(shù)控機床上的應(yīng)用19第十九頁，共80頁。PLC送至CNC的信息也由開關(guān)量信號或寄存器完成，所有PLC送至CNC的信號地址與含義由CNC廠家確定，PLC編程者只可使用，不可改變和增刪。舉例

SINUMERIK810數(shù)控系統(tǒng)中，Q108.5為PLC至CNC的進給使能信號。4、PLC到CNC(PLC→CNC)4.2PLC在數(shù)控機床上的應(yīng)用20第二十頁，共80頁。主軸轉(zhuǎn)速可以用S2位代碼或S4位代碼直接指定。例如某數(shù)控機床的主軸最高轉(zhuǎn)速為4000r／min，最低轉(zhuǎn)速為50r／min，若用S4位代碼，CNC送出S4位代碼至PLC，將進行二——十進制數(shù)轉(zhuǎn)換，然后進行限位。當(dāng)S代碼大于4000時限制S為4000，當(dāng)S代碼小于50時，限制S為50，此數(shù)值送到D／A轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成50～4000r／min相對應(yīng)的輸出電壓，作為轉(zhuǎn)速指令控制主軸的轉(zhuǎn)速；若用S2位代碼指定主軸的轉(zhuǎn)速，應(yīng)首先制定S2位代碼與主軸轉(zhuǎn)速的對應(yīng)表，CNC輸出S2位代碼進入PLC，經(jīng)過一系列處理，很容易實現(xiàn)對主軸轉(zhuǎn)速的控制。三、數(shù)控機床的PLC功能1、S功能處理4.2PLC在數(shù)控機床上的應(yīng)用21第二十一頁，共80頁。數(shù)控機床通過PLC可管理刀庫，特別是對加工中心的自動換刀帶來了很大的方便。處理的信息包括選刀方式，刀具累計使用的次數(shù)，刀具剩余壽命和刀具刃磨次數(shù)等。2、T功能處理3、M功能處理M功能是輔助功能，根據(jù)不同的M代碼，可控制主軸的正、反轉(zhuǎn)和停止，主軸齒輪箱的換檔變速，主軸準停，切削液的開、關(guān)，卡盤的夾緊、松開及換刀機械手的取刀、歸刀等動作。4.2PLC在數(shù)控機床上的應(yīng)用22第二十二頁，共80頁。4.1數(shù)控系統(tǒng)的PLC原理4.2

PLC在數(shù)控機床上的應(yīng)用4.3數(shù)控機床通信及接口4.4高速伺服總線及接口23第二十三頁，共80頁。4.3數(shù)控機床通信及接口4.3.1機床I/O接口功能：用來接收機床操作面板上的開關(guān)、按鈕信號及機床的各種限位開關(guān)信號；且用來把機床工作狀態(tài)指示燈信號送到機床操作面板，把控制機床動作的信號送到接觸器、電磁閥等執(zhí)行元件。要求：1）進行必要電隔離，防止干擾信號串入，防止高壓串入對CNC裝置的損壞；

2）進行電平轉(zhuǎn)換和功率放大。24第二十四頁，共80頁。1.輸入接口電路設(shè)計

輸入接口形式：

a)隔離型、非隔離型

b)直流、交流

直流隔離型：源型、漏型漏型無觸點開關(guān)源型無觸點開關(guān)單向光耦雙向光耦高速光耦4.3數(shù)控機床通信及接口25第二十五頁，共80頁。輸入接口電路漏型輸入接口典型電路VccVccVcc4.3數(shù)控機床通信及接口26第二十六頁，共80頁。輸入接口電路源型輸入接口典型電路VccVccVcc4.3數(shù)控機床通信及接口27第二十七頁，共80頁。CPLD/FPGA總線輸入緩沖電路DAWRRDCPU譯碼電路OE選通控制74244QI0[0..7]I1[0..7]I2[0..7]總線4.3數(shù)控機床通信及接口28第二十八頁，共80頁。觸點輸入電路的防抖與濾波閉合穩(wěn)定開關(guān)閉合前沿抖動后沿抖動

機械開關(guān)又成為有觸點開關(guān),在開關(guān)的閉合和斷開過程中，由于機械彈簧的作用，普遍存在抖動現(xiàn)象。

“去抖”方法：

1.硬件濾波：濾波時間常數(shù)固定，軟件簡單。

2.軟件濾波：濾波時間常數(shù)可設(shè)，應(yīng)用靈活，程序復(fù)雜。

3.定周期掃描：一種最簡單的軟件濾波。4.3數(shù)控機床通信及接口29第二十九頁，共80頁。光耦的響應(yīng)延時適當(dāng)減小光耦回路中的電流，可減小tOFF總電流保持不變，保證抗干擾性。4.3數(shù)控機床通信及接口30第三十頁，共80頁。高速光耦可用于數(shù)字式位置反饋接口電路4.3數(shù)控機床通信及接口31第三十一頁，共80頁。外部開關(guān)的選擇

開關(guān)形式：常開、常閉設(shè)計思路：當(dāng)外部線路故障時，系統(tǒng)的安全性限位開關(guān)、急停、停止、安全保護開關(guān)等應(yīng)選擇常閉開關(guān)。雖然這些開關(guān)非常重要，但仍屬于低速信號，盡量不要讓它們占用系統(tǒng)的中斷資源!!!

啟動按鈕等通常選擇常開開關(guān)4.3數(shù)控機床通信及接口32第三十二頁，共80頁。2輸出接口電路設(shè)計類型：

1繼電器輸出控制電流一般<2A；直流30V、交流220V；有觸點類型，響應(yīng)延時約10ms,觸點壽命約100萬次（與電流有關(guān)）

2晶體管輸出用于直流控制回路，有源型和漏型之分；相應(yīng)速度快，一般<1ms；有發(fā)熱現(xiàn)象，允許電流不大，一般<0.5A3固態(tài)繼電器（SSR）輸出

有直流、交流之分；無觸點；相應(yīng)速度較快；有漏電流；

4.3數(shù)控機床通信及接口33第三十三頁，共80頁。輸出鎖存電路CPLD/FPGA74374Swr0Swr1Q0[0..7]Q1[0..7]DQclkDQclk譯碼電路DAWRRDCPU總線4.3數(shù)控機床通信及接口34第三十四頁，共80頁。a)光耦輸出驅(qū)動與隔離盡量避免5V大電流直接驅(qū)動，盡量采樣光耦隔離。Vcc+24V0V負載鎖存器特點：響應(yīng)速度快，抗干擾性好，簡單，便宜。

可用于驅(qū)動小功率負載

如：指示燈、伺服電機的控制信號、小型繼電器等。4.3數(shù)控機床通信及接口35第三十五頁，共80頁。b)繼電器輸出驅(qū)動電路3.4.1機床I/O接口

特點：有觸點類型，隔離性能好，觸點允許電流較大，交直流都適用。

可用于驅(qū)動較大功率負載，如：接觸器、電磁閥、燈泡等。Vcc+24V0V鎖存器~220VVcc+24V0V鎖存器36第三十六頁，共80頁。c)SSR輸出電路

固態(tài)繼電器內(nèi)部有光耦隔離，通過輸入信號電流控制輸出，電流范圍一般為：0.5-20mA(因廠家而異)。In+In-OutOutVccSSR有直流和交流2種型式，交流型有過零型和調(diào)相型之分過零型交流SSR控制波形調(diào)相型交流SSR控制波形4.3數(shù)控機床通信及接口37第三十七頁，共80頁。SSR輸出的特點：無觸點輸出，沒有火花，壽命長。有一定的漏電流。直流SSR的響應(yīng)延時較小，交流關(guān)斷延時較大。且延時時間不確定。耐壓要求較高，超過允許電壓會導(dǎo)致SSR損壞。在驅(qū)動感性負載時，要注意增加RC吸收回路，減小感應(yīng)電壓，保護SSR。In+In-Out~Out~Vcc4.3數(shù)控機床通信及接口38第三十八頁，共80頁。串行通信：將數(shù)據(jù)按順序分解為一位（或幾位，一般不大于4位）的序列，按順序傳送。優(yōu)點：傳送線路簡單，成本低，傳送距離長缺點：傳送速度比并行通信低，通信協(xié)議復(fù)雜。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，傳送速度越來越快，應(yīng)用越來越廣泛。如RS232C、RS422、RS485、USB、1394、Profibus、SERCOS、各種網(wǎng)絡(luò)等。1.串行通訊的一般概念4.3.2串行數(shù)據(jù)通信及接口4.3數(shù)控機床通信及接口并行通信:

數(shù)據(jù)的各位同時傳送。優(yōu)點：傳送速度快缺點：數(shù)據(jù)線多，成本較高，且由于并行數(shù)據(jù)傳輸線的耦合和共模干擾，傳輸距離短。主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)傳送量很大的場合，如打印機，液晶屏等。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，并行通信的應(yīng)用在逐漸減少。39第三十九頁，共80頁。AB單工通信AB雙工通信半雙工通信AB主站從站1從站2從站N…多機通信點-點通信4.3數(shù)控機床通信及接口40第四十頁，共80頁。傳輸介質(zhì)雙絞線光纖同軸電纜4.3數(shù)控機床通信及接口41第四十一頁，共80頁。平衡和非平衡線路非平衡線路（單端收發(fā)器）平衡線路（差分收發(fā)器）4.3數(shù)控機床通信及接口42第四十二頁，共80頁。異步串行通信在異步通信中，沒有統(tǒng)一的時鐘信號，各設(shè)備使用自己的時鐘信號,各設(shè)備時鐘必須在頻率上保證一致（誤差允許范圍很小），每個傳送字節(jié)必須用其始位來同步時鐘，用1~2個停止位來表示傳送字節(jié)的結(jié)束。由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位和停止位等4部分組成的串行數(shù)據(jù)稱為字符幀（CharacterFrame）也叫數(shù)據(jù)幀。

異步通信的優(yōu)點是不需要傳送同步時鐘，字符幀長度不受限制，故設(shè)備簡單。缺點是字符幀中因包含起始位和停止位而降低了有效數(shù)據(jù)的傳輸速率。D0PD1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3…起始位空閑位停止位

異步串行通信的字符幀格式4.3數(shù)控機床通信及接口43第四十三頁，共80頁。起始位檢測

異步通信中，每秒鐘傳送二進制數(shù)碼的位數(shù)為波特率(BaudRate),單位為bps。異步串行通信的收發(fā)設(shè)備，必須使用相同的波特率。異步通信設(shè)備，都具有自己的波特率時鐘發(fā)生器，其時鐘頻率一般為波特率的16倍，在檢測到起始時位跳變時，接收方同步其接收時鐘，然后，間隔24個時鐘，檢測第一個數(shù)據(jù)位，以后每間隔16個時鐘檢測一位，直到停止位，1幀數(shù)據(jù)結(jié)束。用起始位同步接受時鐘，消除了時鐘誤差的累積，降低了對收發(fā)時鐘頻率的一致性要求，一般，時鐘誤差<3%即可。

發(fā)送時鐘接收時鐘數(shù)據(jù)讀取第1個數(shù)據(jù)位讀取第2個數(shù)據(jù)位4.3數(shù)控機床通信及接口44第四十四頁，共80頁。同步通信

在通信的設(shè)備中,采用相同的時鐘信號,這個時鐘信號可以由單獨的硬件線路來實現(xiàn)，如：I2C、SPI、LVDS、EnDat等。

同步時鐘還可以采樣復(fù)用方式，通過發(fā)送特定的同步位或字符來統(tǒng)一雙方時鐘，進而達到收發(fā)的同步。有三種同步串行鏈路層協(xié)議:面向字符的同步協(xié)議、面向位的同步協(xié)議、面向字節(jié)計數(shù)的同步協(xié)議。00111101clkdata3.4.2串行數(shù)據(jù)通信及接口起始符地址域8/16位控制域8/16位CRC16位結(jié)束符數(shù)據(jù)域K*8/16位面向位的同步協(xié)議傳輸幀格式若數(shù)據(jù)域中出現(xiàn)連續(xù)5個1時，自動插入一個045第四十五頁，共80頁。數(shù)據(jù)通信Data寫信人郵局運輸部門收信人郵局甲地乙地4.3數(shù)控機床通信及接口46第四十六頁，共80頁。應(yīng)用層OSI=OpenSystemInterconnedcionreferencemodel表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層物理層H7datadata應(yīng)用層協(xié)議表示層協(xié)議會話層協(xié)議傳輸層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議鏈路層協(xié)議物理層協(xié)議dataH7H7H6H6H5dataH7H6H5H4dataH7H6H5H4H3dataH7H6H5H4H3H2T2dataH7H6H5H4H3H2T2報文(M)報文(M)報文(M)報文(M)分組(P)幀(F)位流3.4.2串行數(shù)據(jù)通信及接口2OSI參考模型47第四十七頁，共80頁。

傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層會話層表示層應(yīng)用層應(yīng)用層（高層）高層的功能為處理用戶接口、數(shù)據(jù)格式及應(yīng)用訪問。主要由操作系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)流層（低層）定義了數(shù)據(jù)如何在網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)之間傳送，及數(shù)據(jù)如何通過網(wǎng)線和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸?shù)狡谕慕K端4.3數(shù)控機床通信及接口48第四十八頁，共80頁。3.4.2串行數(shù)據(jù)通信及接口應(yīng)用層物理層

數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層表示層應(yīng)用層物理層

數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層表示層發(fā)送進程接收進程物理層

數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層主機A主機B路由器路由器物理層

數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層通信子網(wǎng)物理介質(zhì)物理介質(zhì)物理通信網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)49第四十九頁，共80頁。5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2應(yīng)用程序數(shù)據(jù)應(yīng)用層首部H5101比特流110101110101注意觀察加入或剝?nèi)ナ撞浚ㄎ膊浚┑膶哟螒?yīng)用程序數(shù)據(jù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4傳輸層首部H3網(wǎng)絡(luò)層首部H2鏈路層首部T2鏈路層尾部計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)4.3數(shù)控機床通信及接口50第五十頁，共80頁。5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2101比特流110101110101計算機2的物理層收到比特流后交給數(shù)據(jù)鏈路層H2T2H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)4.3數(shù)控機床通信及接口51第五十一頁，共80頁。H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊亢蟀褞臄?shù)據(jù)部分交給網(wǎng)絡(luò)層H2T2H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)4.3數(shù)控機床通信及接口52第五十二頁，共80頁。H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)シ纸M首部后把分組的數(shù)據(jù)部分交給運輸層計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)4.3數(shù)控機床通信及接口53第五十三頁，共80頁。H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H4H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)5432154321計算機

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2運輸層剝?nèi)笪氖撞亢蟀褕笪牡臄?shù)據(jù)部分交給應(yīng)用層計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)4.3數(shù)控機床通信及接口54第五十四頁，共80頁。應(yīng)用程序數(shù)據(jù)H5應(yīng)用程序數(shù)據(jù)5432154321計算機

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2應(yīng)用層剝?nèi)?yīng)用層PDU首部后把應(yīng)用程序數(shù)據(jù)交給應(yīng)用進程計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)4.3數(shù)控機床通信及接口55第五十五頁，共80頁。5432154321計算機

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發(fā)來的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！計算機1向計算機2發(fā)送數(shù)據(jù)4.3數(shù)控機床通信及接口56第五十六頁，共80頁。應(yīng)用層OSI參考模型傳輸層應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)接口層互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層網(wǎng)絡(luò)訪問層TCP/IP體系結(jié)構(gòu)telnetDNSSMTPothersTCPUDPIPICMPARPIARPEthernetTokenRingPDNSNMPTFTPTCP/IP體系結(jié)構(gòu)4.3數(shù)控機床通信及接口57第五十七頁，共80頁。以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀格式前導(dǎo)碼 7字節(jié)幀起始定界符 1字節(jié) 標(biāo)明下一個字節(jié)為目的MAC字段目的MAC地址 6字節(jié)源MAC地址 6字節(jié)類型/長度 2字節(jié)數(shù)據(jù) 46~1500字節(jié)幀校驗序列 4字節(jié)4.3數(shù)控機床通信及接口58第五十八頁，共80頁。4.1數(shù)控系統(tǒng)的PLC原理4.2

PLC在數(shù)控機床上的應(yīng)用4.3數(shù)控機床通信及接口4.4高速伺服總線及接口59第五十九頁，共80頁。

常用高速伺服總線4.4高速伺服總線及接口PROFIBUS/PROFINET西門子FSSB發(fā)那科SERCOS歐洲Metrolink安川EtherCAT德國倍福60第六十頁，共80頁。1、PROFIBUS和PROFINETPROFIBUS是德國標(biāo)準(DIN19245)和歐洲標(biāo)準(EN50170)的現(xiàn)場總線標(biāo)準，1999年成為國際標(biāo)準（IEC61158-3）。以Siemens公司為主要支持，由PROFIBUS－DP、PROFIBUS－FMS、PROFIBUS－PA系列組成。DP用于分散外設(shè)間高速數(shù)據(jù)傳輸，適用于加工自動化領(lǐng)域。FMS適用于紡織、樓宇自動化、可編程控制器、低壓開關(guān)等。PA用于過程自動化的總線類型，服從IEC1158－2標(biāo)準。PROFIBUS支持主-從系統(tǒng)、純主站系統(tǒng)、多主多從混合系統(tǒng)等幾種傳輸方式。PROFIBUS的傳輸速率為9.6Kbit/s至12Mbit/s，最大傳輸距離在9.6Kbit/s下為1200m，在12Mbit/s小為200m，可采用中繼器延長至10km，傳輸介質(zhì)為雙絞線或者光纜，最多可掛接127個站點。4.4高速伺服總線及接口61第六十一頁，共80頁。

PROFINET

PROFINET由PROFIBUS國際組織（PROFIBUSInternational，PI）推出，是新一代基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動化總線標(biāo)準。作為一項戰(zhàn)略性的技術(shù)創(chuàng)新，PROFINET為自動化通信領(lǐng)域提供了一個完整的網(wǎng)絡(luò)解決方案，其功能包括8個主要的模塊，依次為實時通信、分布式現(xiàn)場設(shè)備、運動控制、分布式自動化、網(wǎng)絡(luò)安裝、IT標(biāo)準和信息安全、故障安全和過程自動化。并且，作為跨供應(yīng)商的技術(shù)，可以完全兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場總線（如PROFIBUS）技術(shù)，保護現(xiàn)有投資。4.4高速伺服總線及接口62第六十二頁，共80頁。PROFINET的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)4.4高速伺服總線及接口63第六十三頁，共80頁。PROFINET的分時通信系統(tǒng)

相互獨立的時域控制，滿足實時通信和TCP/IP通信的不同要求。精確的控制周期和同步周期（抖動<1μs）4.4高速伺服總線及接口64第六十四頁，共80頁。PROFINET接口芯片4.4高速伺服總線及接口65第六十五頁，共80頁。SERCOS(serialrealtimecommunicationspecification,串行實時通信協(xié)議)是一種用于數(shù)字伺服和傳動系統(tǒng)的現(xiàn)場總線接口和數(shù)據(jù)交換協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)控制計算機與數(shù)字伺服系統(tǒng)、傳感器和可編程控制器I/O口之間的實時數(shù)據(jù)通訊。1995年，SERCOS接口協(xié)議被批準為IEC1491SYSTEM-Interface國際標(biāo)準。在各種數(shù)控機械設(shè)備中獲得了廣泛的應(yīng)用。2、SERCOS

SERCOSI光纖接口環(huán)型網(wǎng)絡(luò)2/4Mbit/s1999SERCOSII光纖接口環(huán)型網(wǎng)絡(luò)2/4/8/16Mbit/s2005SERCOSIII以太網(wǎng)接口環(huán)型/線型100Mbit/s

（光纖/雙絞線）4.4高速伺服總線及接口66第六十六頁，共80頁。CNC-SERCOSDrive的連接4.4高速伺服總線及接口67第六十七頁，共80頁。SERCOS的報文序列MasterSyncTelegramMasterDataTelegramAxis(Drive)Telegram4.4高速伺服總線及接口68第六十八頁，共80頁。SERCOS-III的