在計算機系統(tǒng)中,總線接口對整個系統(tǒng)的性能和功能都有直接影響,有關(guān)專家預(yù)測串行總線將逐漸取代并行總線。在數(shù)控系統(tǒng)中,具有開放性的 PCNC 數(shù)控系統(tǒng)正在取代傳統(tǒng)形式的數(shù)控系統(tǒng),并成為市場的主流產(chǎn)品。計算機總線結(jié)構(gòu)的變革,必將影響數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),串行總線的應(yīng)用將極大地改變現(xiàn)有的傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。
1 串行總線的優(yōu)點
串行總線連接引腳數(shù)量少,連接簡單,成本較低,系統(tǒng)可靠性高。對于高速計算機系統(tǒng),串行總線比并行總線更容易使用。在并行總線中,傳輸數(shù)據(jù)的各個位必須處于一個時鐘周期內(nèi)的相同位置,頻率越高,對器件的傳輸性能和電路結(jié)構(gòu)要求越嚴(yán)格,系統(tǒng)設(shè)計難度加大,致使系統(tǒng)成本提高,可靠性降低。相比之下,使用串行總線時,數(shù)據(jù)的各個位是串行傳輸?shù)摹T诖锌偩€設(shè)計時,既可以嵌入時鐘信號作為同步信號,也可以采用鎖相環(huán)的時鐘恢復(fù)方式;同并行總線相比,串行總線的傳輸線效應(yīng)比較容易處理,從而降低設(shè)計難度和系統(tǒng)成本。
2 國外數(shù)控系統(tǒng)總線接口的發(fā)展概況
在數(shù)控系統(tǒng)行業(yè)中,世界上最大的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠日本 FANUC 公司推出的15i/16i/18i/21i 系列數(shù)控系統(tǒng),便是一種串行總線結(jié)構(gòu)形式的數(shù)控系統(tǒng)。該系列數(shù)控系統(tǒng)以其獨特的結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的性能引起了關(guān)注。1990 年德國一些著名的 CNC 系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)制造商 , 例如 SIEMENS 、BOSCH、AMK 等公司,與科研機構(gòu)共同發(fā)起成立了 SERCOS 協(xié)會,并制訂了串行實時通訊協(xié)議,以便在德國建立一個統(tǒng)一的CNC 系統(tǒng)與數(shù)字伺服系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn),并開發(fā)相應(yīng)的產(chǎn)品。1992 年4 月,該協(xié)議已經(jīng)被建議作為新的標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)。目前德國已經(jīng)被歐洲主要 CNC 系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)制造商所接受, 引起國際同行業(yè)的重視。
THOMSON 公司已經(jīng)取得 SERCOS 接口硬件的生產(chǎn)許可,生產(chǎn)出 SERCOS 接口控制器 SERCOS410A ASIC 芯片,供 CNC 系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)生產(chǎn)廠家使用。1997 年日本也成立了 SERCOS 協(xié)會。
3 我國的現(xiàn)狀和對策
在我國市場上,國外數(shù)控系統(tǒng)仍占統(tǒng)治地位,傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)還占據(jù)著市場的絕大部分份額,中國市場成為其落后技術(shù)及庫存的傾銷地。雖然中華Ⅰ型、航天Ⅰ型、華中Ⅰ型等 PCNC 系統(tǒng)相繼推出,但總體設(shè)計仍未擺脫傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的框架,成本較高,目前還難以取代傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的市場地位。但隨著個人計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用,傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)不可避免地將被更具有競爭力的串行總線計算機數(shù)控系統(tǒng)所取代。串行總線計算機數(shù)控系統(tǒng)將成為數(shù)控系統(tǒng)未來發(fā)展的方向,對串行總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究應(yīng)引起我們的高度重視。在學(xué)習(xí)消化國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,盡快研究、建立有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議,選擇適用的實時操作系統(tǒng),開發(fā)相應(yīng)的數(shù)控軟件、串行接口芯片和伺服系統(tǒng),推出我國自主版權(quán)的新一代數(shù)控系統(tǒng),為參與國際市場競爭打下良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。
4 結(jié)語
串行總線計算機數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展方向,我們不能完全依賴國外進(jìn)口,應(yīng)加強對新技術(shù)、新方法的研究,尋求發(fā)展,振興我國數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。
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