1 前语
在数控体系中，跟着计算机技能、网络技能与数控技能越来越严密地结合，由此而发生的具有开放性的串行总线型计算机数控体系，正在替代传统的并行式数控体系．并将成为商场的主流产品。传统计算机数控体系和每台伺服单元相连都需求一根电缆线，体系连线杂乱，故障率也高。为了削减布线费用及下降故障率，运用现场总线PROFIBUS-DP构建数控体系，使得该体系经过高速串行总线与各伺服单元相连，仅需一根电缆或一对双绞线即可。
2 PROFIBUS—DP介绍
PROFIBUS是进程现场总线Process Fieldbu。的缩写。它是一种世界性的开放式的现场总线，契合CN50170欧洲规范，广泛运用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等其他范畴自动化。PROFIBUS依据其运用特色分为报文规范PROFIBUS-FMS(Fieldbus Message Specification)、涣散和外围设备PHOFIBUS-DP(Decentralized Periphery)、进程自动化PR}FIBUS-PA(Proceae Autamalicn)三个兼容版别。
其间。PROFIBUS-DP是一种高速低成本通讯衔接，用于设备级操控体系与涣散式I/0的串行通讯。运用PROFIBUSDP模块可替代价格昂贵的24V或0一20mA并行信号线。PROFIBUS-DP具有快速、即插即用、高效低成本等长处。用于现场层的高速数据传送时，主站周期地读取从站的输人信号并周期地向从站发送输出信息，总线循环时刻有必要要比主站程序循环时刻短。除周期性数据传输外，PROFIBUS-DP还供给智能化设备所需求的非周期性通讯以进行组态、确诊和报警处理。
PROFIBUS的协议结构是依据世界规范化安排IS07448规范，以开放体系互联网络05I(Open Sysfem laterconnection)为参阅模型。该模型共有七层。PftOFIBU5-DP运用其第一层(物理层)、第二层(数据链路层)和用户接日，第三到第七层未加以描绘。这种流体型结构保证了数据传输的快速和有用，直接数据链路映像(DDLM, Direct Data Link Mapper)供给易于进人第二层的用户接口，用户接口规则了用户及体系以及不同设备能够调用的运用功用，并具体说明晰各种不同PROFIBI3SDP设备的设备行为，还供给了传输用的RS-485传输技能或光纤。
3 依据PROFiBUS-DP的计算机数控体系
3.1 体系结构
以加工中心数控体系为例，构建依据PROFIBU5-DP的计算机数控体系体系结构如图1所示。该体系采川传输功率最高的单主站线型网络拓扑结构。其间，CNC(Computer Numerical Control)设备作为DP宇站，经过对零件加工程序的译码、处理，将强电操控信息(如辅佐功用M,幸轴功用S、刀具功用T等信息)，以主一从通讯方法传输给辅佐操控设备PLC该PLC作为智能从站，承受CNC主站传来的信息，经过I/O接口模块完结机床开关量的操控。主轴操控单元以及三根进给轴的伺服驱动单元均作为DP从站，由主站CNC设备别离完结主轴的转速操控和进给坐标轴的方位及速度操控。检测设备作为DP从站，对履行部件的位移、视点、速度进行检测和反应，CNC主站周期性地读取反应信息并进行处理,PC上位机只起编程和监控效果，其内部装有STEP 7根本软件和UVA S7通讯软件，用于编程和对PROFTBUS-DP网进行组态和通讯设置。
图1 PROFIBU5-DP的计算机数控体系体系结构
3.2 设备选型与装备
CNC设备可选用西门子的SINUMERIK 840D型CNC设备。该设备的内部主处理器NCU573中有集成的CPU315-2DP,可与FROFIBUS-DP直接相连，完结通讯。也可选用国产CNC设备，但有必要装备相应的DP通讯模块，才能与PROFIBUS-DP网络相连。
从站PLC完结各种辅佐功用的操控，依据其功用要求.挑选S7-300系列的模块式中小型PLC。其处理器GPU315-2DP带有内置的PROFIBC}S-UP接口。契合EN50 170规范，可直接将PLC挂到总线上，不需求别的的通讯接日及转化接口，衔接非常便利。
主轴驱动单元作为DP从站，选用西门子的SIMOVERT MA5-TERDRIVES沟通驱动。5In90VERT主驱动器是三相沟通变频器，可作为沟通电机驱动器或电力逆变器运用，具有230V~690V电压，适于2.2kw~1500kw的单电机或多电机驱动。运用PROFIRITS-DP，接C7模块CB1，可直接将SIR70VERT主驱动。器衔接到总线上。数据
X,Y,Z轴进给何服驱动单元作为三个DP从站，均选用数据西门子公司的模块化沟通伺服驱动体系5IMODRIVE611A/D/U运用CBP通讯模块可将此数字式沟通伺服驱动体系直接衔接到PHUFIBL S-DP总线ha数据
从站检测设备选用装有光电旋转编码器的SIMODRIY-ER传感器一具有PROFIBI;S的肯定编码器，用于丈量机械位移.视点、速度。PftOFIl;US肯定值编码器可作为从站经过PROFIBUS接口与主站衔接，可与PHOFIBi1S上的数字式操控器、PLC,驱动器、定位显示器一同效果，而且可经过主站完结长途参数装备:
I/O接口模块，经过其相应的DP通讯接口，与DF总线相连，完结DP主站对I/O从站设备的操控。依据计算机数控体系I/O设备的特色及要求，本体系选用ET 20bM型I/O设备，该设备经过接口模块IM 153与PRDFIBi; S-DP现场总线相连。
3.3 体系特色
PROFIBUS-IIP运用于计算机数控体系后，和传统的计算机数控体系比较，具有以下特色:
(1)CAC设备与现场伺服单元及涣散的I/O模块之间，可运用多种传输介质，如双绞线、光纤、同轴电缆等，提高了不同场合的适应性。
(2)体系中的多千伺服单元只用一条物理介质完结数据传输节约很多现场接线，使装置简略、易于保护且工程造价低。
(3)选用数字信号传输技能，与模拟信号比较，避免了信号衰减和共模搅扰，还能够完结检错和纠错功用，然后极大地提高了信号传输的可靠性和精度。
