基于PROFIBUS-DP的计算机数控系统

　　3.3 系统特点

　　PROFIBUS-IIP应用于计算机数控系统后，和传统的计算机数控系统相比，具有以下特点:

　　(1)CAC装置与现场伺服单元及分散的I/O模块之间，可利用多种传输介质，如双绞线、光纤、同轴电缆等，提高了不同场合的适应性。

　　(2)系统中的多千伺服单元只用一条物理介质完成数据传输节省大量现场接线，使安装简单、易于维护且工程造价低。

　　(3)采用数字信号传输技术，与模拟信号相比，避免了信号衰减和共模干扰，还可以实现检错和纠错功能，从而极大地提高了信号传输的可靠性和精度。

　　(4) PROFIBUS-DP的应用，构成了一种新的全分散性数控系统的体系结构。从根本上改变了DCS集中与分散相结合的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了可靠性

　　(5) PROFIBUS-DP总线构成的计算机数控系统，是一种全开放的系统。不同厂家的CNC, PLC,伺服驱动等装置，可通过PROFIBUS-DP接Cl挂到同一总线上运行:避免因选择了某一品牌的产品而被“框死”了使用设备的选择范围。

4 通信原理

　　PROFiBIUS-DP现场总线数据链路层包括两种介质存取方式，即令牌总线方式和主一从方式的混合存取方式。其中，令牌总线方式与局域网ICFE802.4中的规约相一致。它规定了主站间的介质存取控制方式。本系统采用单主站的线型网络拓扑结构，因此只讨论主站与从站之间的介质存取控制规约。纯主一从方式的介质存取控制与局域网标准不同。它符合OSI参考模型数据链路层中的HDLC非平衡正常响应模式。

　　下面以主站CNC装置和从站PLC为例，具体说明PROFIBl15-DP网数据琏路层的工作过程。如图2所示，主站CNC和从站PLC给出了在半双工方式下非平衡正常响应摸式下的通信过程，具体被分为3个阶段:数据链路的建立，数据的传输，数据链路的释放。

图2 PROFlBUS-DP数据链路层的工作过程 

　　第1阶段为数据链路的建立阶段，主站CNC装置使用U帧的置正常响应模式工SNRM命令，在地址字段A中填人从站PLC的地址，表示在多个从站的多点结构中选择PLC为与之连接的从站，探询位P为1，记为U:A,SNRM,P。从站PLC接到SNRM命令后，用U帧的无编号确认命令UA作为响应主站建立数据链路的确认，记为U:A,UA,Fo终止位F用于从站对主站探询P的应答。这，一过程在实际操作中是通过专有的 DVA S7通信软件包来实现的，系统网络中PC土位机将组态好的主站CNC和从站PLC的地址和特性参量传送给主站CNC ,由主站CNC向从站PLC分配地址和组态，若从站PLC的特性与主站分配的特性相同，便承认自己是该从站，并与主站建立数据链路的连接。第2阶段为数据帧的传输阶段，主站CNC中的固有程序循环执行，向特定的数据块naa中写人指令参数，特定的功能块F刊从中读取参数并向从站PLC发送，第一个编号为0的信息顿中N(S)=0，由于未接到PLC的从站顿，N(R)--D,则此f顿记为f; A, N(S)=0, N(R)=0。第2,3个从主站连续发送的信息帧则记为I:A, N(S)=1,N(R) =0与1: A, N(S) =2, N(R)=0。如果主站在发送第3个帧时使用了探询位P,而且从站PLC也有信息帧要发送，则此I帧记为I: A, N(S)=0, N(R)=3。其中N(5)=0表示从站PLC发送的I帧序号为0: N(R)=3表示从站PLC已正确接收序号为2及它以前的I帧，下一次主站发送的I帧序号应为3,这里的N( R)也起到了对主站发送I帧的捎带确认作用。若从站PLC只有一帧发送，应标志终止符F,此时的f帧为，:A, N(S) =0, N( R)=3, Fo

　　第3阶段为数据链路的释放阶段。当主站CNC装置和从站PLC都没有信息帧要发送，或者主站将与其它从站建立链路连接时，则应释放此链路连接。此时，主站可使用U帧释放连接命令DISC来释放连接，即U: A, DISC, P。从站PLC则用U祯的UA予以确认，即U: A,UA,Fo。至此，一次完整的数据链路中帧的传输过程结束了。

5 结束语

　　计算机数控系统采用了PROFIHLTS-DP现场总线控制模式后，不但整个系统可靠性强、结构简单、操作方便。而且，可根据用户实际需要对数控系统的硬、软件进行灵活配置，真正实现计算机数控系统的开放性。相信随着数字化和网络时代的到来，该系统的应用会越来越普及。