0 导言
现场总线以其高速、实时、安稳、费用低价等长处得到越来越广泛的运用，迅速开展成为工业操控网络中运用最广泛的通讯网络。现场总线技能的迅速开展，引起了数控体系结构的改动，数控体系已从简略的运动轨道操控器转变成贯穿数字化制作全过程的体系级渠道，依据现场总线技能的数控体系已进入老练阶段。一起，跟着全数字伺服技能的开展，数字接口代替了传统模仿接口。开发依据现场总线技能及全数字伺服技能的全数字式数控体系是现在世界高级数控体系的开展趋势。但是。世界上存在多种现场总线协议标准。世界电工委员会(IEC)于2007年发布的IEC61158第4版包含了20种现场总线协议标准，其间lO种是工业以太网协议标准。未列入世界标准的现场总线协议更多。这些现场总线协议以及选用这些协议出产的产品互不兼容，因此用户的挑选及产品的更新都受到了约束。
为完成全数字式数控体系可以兼容多种现场总线，到达屏蔽现场总线差异的意图，本文在参阅现场总线协议模型的根底上，建立了数控总线结构模型，规划了一个一致的运用层架构，剖析了多种现场总线集成环境下可以兼容各种总线的技能需求，并对关键性技能提出了解决方案。文中详细介绍了数控总线结构模型、一致的运用层架构和关键性技能及其解决方案。
1 数控总线结构模型
现场总线的协议模型如图1所示。一般包含物理层、数据链路层、运用层。它是在ISO／OSI开放体系互连7层参阅模型的根底上进行了简化，省去了第3~6层，使得数据的传输功率更高。
图1现场总线协议模型
本数控总线结构模型选用协议栈思维，在现有底层的根底上，对各总线协议进行了面向运用的扩展。协议栈内存放着各种总线，经过向上层供给一致的服务接口，屏蔽各种总线的差异。体系规划彻底在主站上依托软件来完成，从站不需做任何改动。一起参阅现场总线协议模型。以ISO／OSI开放体系互连参阅模型为根底，并对其加以改造，由物理层、数据链路层、运用层组成。如图2所示。
图2数控总线结构模型
物理层：界说接口和通讯媒体的机械和电气标准。本模型中坚持各总线的物理层不变。数据链路层：为运用层供给周期、实时、无差错的数据链路。本模型中坚持各总线的链路层不变。数据链路层中并排存放着各种总线的链路层，如MECHATROLINK III(M3)链路层、EtherCAT链路层、NCSF链路层等。
运用层：为屏蔽各总线的差异。向用户供给一致的服务接口。模型中将运用层划分为运用接口儿层和协议接口儿层。运用接口儿层保护站点之间的安全。牢靠的传输通路，并向用户程序供给一致的传
输服务、设备服务、总线办理服务。协议接口儿层屏蔽各总线差异，经过服务协议映射机制将运用接口儿层的服务及协议映射成详细总线的服务及协议，并依据不同的总线类型挑选对应的链路，完成用户程序与数据链路层之间的数据交互。
2 运用层通用化规划
2.1 一致运用层架构的规划
在数控总线结构模型的根底上规划了一个一致的运用层架构，如图3所示。
图3一致运用层架构
(1)运用接口儿层：为数控体系运用程序供给一致的服务，包含传输服务、设备服务、总线办理服务等。传输服务包含衔接服务、同步传输服务、异步传输服务和传输办理服务。传输办理服务对运用层的传输状况进行办理，包含初始化、同步异步转化、状况查询及安全等服务。依据设备设备的不同，设备服务包含伺服驱动服务、主轴服务、I／O服务、传感器服务等。总线办理服务包含总线装备服务、总线查询服务等。这些服务经过服务解说器及服务映射办理机制映射到详细总线的运用层服务。该层还为各总线供给了一致的单位系、一致的运用层协议数据格式、一致的总线装备结构、一致的状况机、一致的根本数据类型及目标字典。
