1 前语
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，根据现场总线技能的数控体系已进入老练阶段。现场总线以数字通讯替代了传统模拟信号及一般开关量信号的传输，是衔接自动化操控设备和现场设备的数字式、多节点、双向、串行的通讯体系。因为商业利益的唆使和地域开展情况的不同以及各种经济社会的杂乱原因，数控现场总线从发生到蓬勃开展，一直未能树立一致的世界规范，处于多种规范共存，相互竞争、百家争鸣的格式。现在世界上存在多种数控现场总线及规范，如 SERCOS 总线、Profibus 总线、EtherCAT 总线、NCSF 总线、MECHATROLINK 总线等。在国内，我国首部数控总线国家规范–GB/T18759.3-2009《开放式数控体系 第3 部分：总线接口与通讯协议》，在2009 年发布。它们的通讯协议及数据交换接口彻底不同、存在很大的差异性，因此它们的相关产品互不兼容，这使得 CNC 体系的功用扩展、测控产品的更新换代以及用户的挑选等都受到了约束，只能运用原有总线的相关产品。开发根据数控现场总线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。全数字式数控体系也是一种开放式数控体系，要求具有可互换性、可伸缩性、可移植性、可扩展性、可互操作性等特色。本文结合广州数控的GSK-LINK 协议，论说高速现场总线的物理层研讨。
2 总线协议模型
根据总线接口与通讯规范的规划要求，参阅 ISO/OSI 开放式体系互联模型，GSKLINK 选用层次化体系结构，由首要由物理层、数据链路层、运用层、用户层、 表明层、会话层6 层组成，如表 1 所示。本数控总线结构模型选用协议栈思想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结，从站不需做任何改动，一起参阅现场总线协议模型，以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、运用层行规组成。
表1 数控总线协议模型
(1)用户层行规
总线网络的运用进程，以数据结构方法给出用户指令，包含通讯办理指令、设备操控指令、运动操控指令以及 I/O 操控指令。
(2)运用层
包含运用层服务和运用层协议2 方面。运用层服务为用户层行规供给服务；运用层协议规则运用层数据规范和服务状态机以及与协议的映射、封装和过失操控。
(3)数据链路层
分为笼统数据链路层和实践数据链路层2 个子层。ADLL 为运用层和 RDLL 供给转化。RDLL 是制作商和用户可选的现有规范数据链路层，不作具体规则，只提出可选时的要求。
(4)物理层
与实践数据链路层相同，只提出了可选时的要求。
3 GSK-LINK 的物理层研讨
GSK-LINK 是广州数控自主研制的高速总线协议，兼容国家总线规范，其物理层接口模块，包含主站模块和从站模块。完结以光纤作为物理介质，选用环形拓扑结构和一主多从作业方法的高速伺服总线技能。GSK-Link 选用通用以太网的物理层芯片PHY，MAC 选用FPGA 完结，传输前言选用超5 类非屏蔽双绞线，周期数据能在主站和从站之间传输，非周期数据能够在恣意站点之间传输。GSK-Link 选用环型（图1）、单线型（图2）、双线型（图3）兼容的拓扑结构，总线拓扑如图4 所示，总线作为单线形拓扑时，另一个端口能够由处理器挑选与局域网互联，高速运动操控总线的硬件由主站、从站和超五类双绞线组成，CNC 体系作为主站，伺服单元作为从站，主站与从站及从站之间都经过超五类双绞线衔接。主站选用“DSP（运用层）+ FPGA（数据链路层） + PHY 及超五类双绞线收发（物理层）”的方法。从站选用“DSP+ FPGA（数据链路层） + PHY 及超五类双绞线收发（物理层）”。用FPGA 完结工业操控专用的MAC 操控器来满意高速现场总线的要求，一起还要完结两个以太网物理层操控芯片之间的数据对接及其它通讯协议。主站和从站都有两个以太网接口，每个以太网接口都在全双工的通讯形式下作业，各个单元经过超五类双绞线连成一个环形通路可完结单路、双路通讯。GSK-LINK 高速总线通讯协议具有100M 的传输速度，能支撑64 个伺服，时钟同步性少于100ns，误码率是10-11，抵达国内的先进水平。
图4 高速现场伺服总线的体系结构
4 总结
现场总线兼容技能是当时现场总线技能的一个重要开展方向，完结一个数控体系中兼容多种总线，屏蔽各总线的差异具有重要的含义。本文首要介绍GSK-Link 现场总线的物理层研讨，GSK-LINK 能够容易完结车间设备级恣意衔接，双层的网络结构使得体系未来能够幻想的空间巨大。
