嵌入式网络数控技术与系统(上)

2 嵌入式新型网络数控系统体系结构

　　2.1 嵌入式网络数控硬件体系结构

　　嵌入式新型网络数控系统硬件结构如图3所示。整个硬件体系主要包括如下部分。

图3嵌入式新型网络数控系统硬件结构

　　(1)显示及输入装置二显示及输入装置实现现场人机交互，操作命令的输入，手摇脉冲输入，加工状态的显示等功能。

　　(2)嵌入式数控单元。嵌入式数控单元是数控系统的中央控制单元，完成如下功能:显示与输入装置相连，完成人机交互:加工代码的编辑或获取;编译;插补、刀补运算及间隙补偿;位置进给控制及M,  S. T等指令执行:通过异步串行总线‘采用MOD BUS协议)将逻辑控制指令发给PLC;负责对系统的监控〔如监控PLC和伺服控制系统):通过以太网与外部网络连接，实现整个数控系统的网络化开发、调试、运行、管理、监控和诊断等。

　　(3)嵌入式PLC:嵌入式PLC完成数控系统的各种逻辑控制，具有通用PLC的功能。该模块通过异步串行总线与中央数控单元相连，通过MQ17BUS协议接受控制命令，也可通过异步串行总线报告状态信息。嵌入式PLC既可以由多个独立的PLC模块组成，也可以由一个PLC主模块加几个扩展模块组成。

　　(4)嵌入式伺服控制模块。嵌入式伺服控制模块通过高速现场总线(CAN总线)，或者通过进给脉冲和方向控制信号，接受控制系统的各轴进给命令，通过控制伺服电动机完成加工位置的控制。嵌入式伺服控制模块通常包含位置环和速度环控制。一个嵌入式伺服控制模块可以控制一个或多个轴。一个嵌入式网络数控系统可以有一个到多个相同或不同的嵌入式伺服控制模块，各嵌入式伺服控制模块都连到高速现场总线。

　　(5)高速现场总线。高速现场总线主要用于传送实时性要求很强的数据和命令，如伺服进给量，也可以传送位置、状态信息到数控单元;高速现场总线可采用CAN(Cnntrnl ler area network)总线。异步串行总线则主要用于数控单元与PLC模块间以及PLC模块间的命令和数据传送，总线数据交换采用MOD BU5协议。

　　(6)以太网。以太网用于同车间网、企业网甚至互联网相连。通过以太网接口，可以进行加工程序的传送、远程操作、状态监控和故障诊断等二

　　嵌入式新型网络数控系统的最大特点是中央数字控制单元不再是一个通用的计算机系统，而是一个嵌入式计算机系统，具有运算能力强、结构灵活、成本低廉等特点。嵌入式数控系统的其他单元，如伺服控制单元、PLC单元、显示单元等也可以是不同结构和不同层次的嵌入式系统。系统是由一系列的组态嵌入式控制单元或模块组成，这些单元或模块按通用的目标设计，而非针对特定的对象和环境，如嵌入式中央数字控制单元、嵌入式伺服控制单元(或嵌入式运动控制系统)、嵌入式PLC单元、嵌入式显示键入单元等〔或人/机交互单元〕。通过选择适当的单元或模块可以组成一个针对特定对象和环境的数控系统，就像用不同PLC的11a模块可以很方便地组合成针对不同控制对象和环境的控制系统一样。