现在,国内数控加工多为涣散加工,选用传统的NC代码输入方法,网络化程度低,已无法满意出产需求。国内外也研讨了多种数控机床联网通讯计划,但在本钱和性能上难以做到均衡。
CAD与CAM技能的老练使CAD/CAM体系能够直接生成操控机床加工的数控NC代码,然后使用DNC完结车间自动化出产。选用CAN总线组网通讯,衔接涣散的数控机床,能够用较低的本钱完结DNC直接数字操控。经过该体系驱动多台数控机床并行加工,可完结数控加工职业的网络化、高效化和自动化,具有广泛的使用远景。
1 计划规划
图1 DNC网络体系组成结构
图1为数控机床DNC网络结构。各计算机作业站坐落CAD/CAM部分,经过局域网互联,其间一台计算机作为主控服选用C8051F040微操控器为中心规划通讯节点电路。C8051F040是混合信号SOC型8位MCU,兼容8051系列指令务器,担任数控机床的办理和操控。各作业站规划生成的NC程序经过局域网发送到服务器,再经CAN总线传输至机床,操控相应机床加工;各机床上存储的NC程序及机床状况监控信息也可经过相反的途径上传至有关计算机进行处理。服务器与通讯节点间以及机床与通讯节点间为近间隔传输,为简化结构,选用通用标准RS232接口通讯。
2 硬件电路规划
硬件电路规划首要是通讯节点电路规划。实际上是一个CAN /RS232接口电路。此电路有两个通讯接口:一个是CAN总线接口,衔接CAN总线;另一个是RS232接口,衔接数控机床或工控机的RS232接口。
选用C8051F040 微操控器为中心规划通讯节点电路。C8051F040是混合信号SOC型8位MCU,兼容8051系列指令集,选用流水线处理结构,均匀指令速率达5 M IPS,集成4 KBRAM、64 K Flash ROM、CAN操控器、UART串口,十分适合该电路要求,简直无需扩展外围芯片,可节约很多硬件开支。C8051F040内部的CAN操控器契合Bosch标准2. 0A (根本CAN)和2. 0B (全功用CAN) ,便利了CAN 网络通讯规划。CAN操控器包含1 个CAN 核、音讯RAM (独立于C8051 的RAM) 、1个音讯处理状况机及操控寄存器。CAN操控器能够作业在高达1M bit/ s速率,有32个音讯目标,每个音讯目标有其标识掩码,用于过滤接纳到的音讯。输入数据、音讯目标和标识掩码存储在CAN音讯RAM中。与数据发送和接纳过滤有关的一切协议处理均由CAN操控器完结,不需C8051 MCU干涉,这使用于CAN通讯的CPU带宽最小。
C8051经过特别功用操控器(SFR)装备CAN操控器,读取接纳的数据,写入要发送的数据。CAN操控器结构图见图2。
图2 CAN操控器结构
CAN总线完结下位机各部分间的通讯以及各下位机与上位机之间的通讯。因为C8051F040集成的CAN操控器仅仅个协议操控器,不能供给物理层驱动,使用时需外加CAN总线收发器,选用PCA82C250收发器作为CAN操控器和物理总线间的接口芯片,它能够增强总线驱动才能,进步总线差动发送和接纳才能,然后添加通讯间隔并扩大节点数量。
RS – 232 驱动芯片选用MAX232,完结RS – 232 电平缓TTL电平之间的转化。C8051F040内部驻有CAN通讯协议,首要担任对CAN接口芯片的初始化和操控,完结CAN总线协议和RS – 232通讯协议的转化和数据传输。通讯节点的结构框图如图3所示。
图3 通讯节点的硬件框图
为增强抗干扰才能,选用了高速光电耦合器6N137 阻隔C8051F040MCU和PCA82C250的通讯端口,完结总线上节点间的电气阻隔,增强了稳定性和安全性。在工业现场恶劣环境下,不只通讯线路需阻隔,供电也有必要阻隔,不然光耦两边的噪声信号将经过电源线耦合。文中选用专门为通讯接口规划的阻隔电源器材MAX253。其输出端衔接有中心抽头的阻隔变压器原边, 变压器副边即可供给阻隔侧电源, 功率可达1 W.MAX253的SD操控端可衔接MCU作为选通讯号,空闲时进入待机状况下降功耗。电源原理图如图4所示。
图4 阻隔电源
3 软件规划
软件规划包含2部分内容:下位机CAN通讯软件和上位机服务器软件。CAN 通讯软件首要有两方面功用: 一是对C8051F040内部CAN操控器的相关寄存器进行初始化装备,包含协议寄存器,音讯目标接口寄存器,音讯处理器寄存器等;二是操控收发缓冲区的读写,完结数据交换。
处理器将上位机送来的操控指令或NC程序,经过写入内部的CAN数据寄存器来传送给下位机数控机床,又可读取机床写入寄存器的数据发送给操控服务器。因而, CAN通讯软件首要包含体系初始化程序、发送程序、接纳程序等。选用C结构化程序规划计划,具有较好的模块性和可移植性,对不同体系功用或使用环境,可便利进行编程重组。
