基于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的新型數控系統
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在新型數控體系結構中，數控P D A 是通過(guò)IEEE802.11x 通信協(xié)議與車(chē)間服務(wù)器及機床控制器通信。根據機床控制系統的不同配置，其無(wú)線(xiàn)通信的實(shí)現方案也不同。主要有以下幾種：
?。?） 數控PDA的無(wú)線(xiàn)模塊和單片機數控系統相連的無(wú)線(xiàn)通信接口電路;
?。?） 數控PDA的無(wú)線(xiàn)模塊通過(guò)與傳統數控系統的RS232/802.11轉換器相連接;
?。?） 通過(guò)數控PDA的無(wú)線(xiàn)模塊與嵌入式機床控制器的802.11x無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡通信。
在單片機數控系統中，通過(guò)一種基于單片機無(wú)線(xiàn)通訊接口電路來(lái)實(shí)現數控PDA 與單片機的無(wú)線(xiàn)通信。這種單片機無(wú)線(xiàn)通訊接口電路是由Micrel公司推出的單片發(fā)射器芯片（MICRF102）和單片接受器芯片（MICRF007）組成。工作在國際通用ISM 頻段300～400MHZ，具有ASK 調制和解調能力，抗干擾能力強，非常適合于工業(yè)控制領(lǐng)域。同時(shí)它又具備頻率穩定性好，接受靈敏度高，功耗底等優(yōu)點(diǎn)?？梢苑奖銛悼豍DA 與單片機之間的串行數據無(wú)線(xiàn)通信。其接口電路工作原理如圖4 所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/155581.htm
對于傳統數控機床來(lái)說(shuō)，通常這些設備所提供的通信接口是普通的RS-232串行接口。如何使這些設備與數控PDA 通信呢?一個(gè)經(jīng)濟、快速的解決方案是，在傳統數控系統的串行接口上外接一個(gè)RS-232/802.11轉換器，將數控設備的串口RS-232信號與無(wú)線(xiàn)通信信號相互轉換，使之符合IEEE 802.11x通信協(xié)議。它使數控設備與無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，有效地擴展了數控設備的聯(lián)網(wǎng)通信能力，并且最終使固定的數控設備可以與自由移控動(dòng)的數控PDA實(shí)現無(wú)線(xiàn)通信。
總而言之一種基于IEEE 802.11協(xié)議下的無(wú)線(xiàn)串口是網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下的數字化制造的重要趨勢。其無(wú)線(xiàn)通信結構見(jiàn)圖5所示。二者間無(wú)線(xiàn)通信的實(shí)現，實(shí)際上可以看作是用無(wú)線(xiàn)模塊替代有線(xiàn)串口連接，亦既將兩個(gè)無(wú)線(xiàn)模塊組成的無(wú)線(xiàn)信道看成是一個(gè)兩端口的設備。對兩設備而言，串口通信時(shí)有線(xiàn)連接與無(wú)線(xiàn)連接的端子對應關(guān)系是一樣的。用無(wú)線(xiàn)信道替代有線(xiàn)連接的通信程序編制也基本相同。但需要注意以下幾點(diǎn)：
?。?） 在有線(xiàn)連接的通信程序中串口幀格式、串口速率可任意設置。連接線(xiàn)本身對上述兩個(gè)參數無(wú)限制。而在無(wú)線(xiàn)模塊中這兩個(gè)參數為一固定值，因此這兩個(gè)參數要與無(wú)線(xiàn)模塊的設置一致。
?。?） 有線(xiàn)連接時(shí)，發(fā)端發(fā)出數據的時(shí)刻與收端收到數據的時(shí)刻無(wú)時(shí)間間隔。而無(wú)線(xiàn)模塊在發(fā)送數據時(shí)要進(jìn)行收發(fā)轉換及時(shí)鐘同步，所以在無(wú)線(xiàn)通信時(shí)主設備發(fā)出數據的時(shí)刻與從設備收到數據的時(shí)刻有時(shí)間間隔。
?。?） 有線(xiàn)連接時(shí)串口通信是全雙工的。無(wú)線(xiàn)模塊的通信是雙向半雙工的。因此在通信編程時(shí)應進(jìn)行控制將收發(fā)的時(shí)間錯開(kāi)。
對于當代的開(kāi)放式數控系統來(lái)說(shuō)，可以在通用的操作系統支持下實(shí)現標準的和功能強大的無(wú)線(xiàn)通信。目前國內外的開(kāi)放式數控系統所采用的操作系統，一種是基于DOS，另一種是基于Windows98/NT。DOS 是運行于16 位實(shí)模式下的單任務(wù)操作系統，實(shí)時(shí)性好，但受16位實(shí)模式的限制，難以實(shí)現高效可靠的網(wǎng)絡(luò )尤其是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信的要求;Windows98/NT 功能強大，但體系結構龐大，實(shí)時(shí)性差，不能滿(mǎn)足數控要求。Windows CE.NET 是微軟推出的新一代嵌入式操作系統，具有較強的實(shí)時(shí)性，兼備DOS 和Windows 的優(yōu)點(diǎn)，“小而精”，是完全開(kāi)放的模塊化體系結構，支持藍牙和802.11x無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議以及友好的圖形界面?？紤]到Microsoft公司的產(chǎn)品有更多技術(shù)支持和可利用的資源，結合我們幾年的研究基礎和應用經(jīng)驗，因此我們選其作為新型數控系統的嵌入式機床控制器的操作系統平臺。硬件采用104總線(xiàn)的工業(yè)控制主板加802.11x無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡，實(shí)現與數控PDA 無(wú)線(xiàn)模塊的無(wú)線(xiàn)通信。
2.3 STR-6無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊介紹
我們選用上海桑博科技有限公司生產(chǎn)的STR-6無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊作為實(shí)現數控PDA 與傳統數控機床的RS-232串口的無(wú)線(xiàn)通信。它具有微功率發(fā)射、高抗擾能力和低誤碼率、傳輸距離遠、多信道、大緩沖區等優(yōu)點(diǎn)。它提供標準的RS- 232，RS-485和UART/TTL 電平3 種接口方式，可直接與計算機、用戶(hù)的RS-485 設備、單片機或其他UART 器件連接使用。利用兩臺連有STR-6無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊的計算機可以在相距500 米距離以?xún)葘?shí)現無(wú)線(xiàn)傳輸功能。無(wú)線(xiàn)模塊的工作原理圖如圖6 所示。
STR -6無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊通信實(shí)現方法：無(wú)線(xiàn)模塊A在發(fā)送數據之前首先發(fā)送握手信號給對方無(wú)線(xiàn)模塊B，無(wú)線(xiàn)模塊B 收到握手信號后反饋一個(gè)應答信號。若無(wú)線(xiàn)模塊A收不到正確的反饋應答信號，表明雙方?jīng)]有正常建立無(wú)線(xiàn)通信連接，無(wú)線(xiàn)模塊A 則繼續發(fā)送握手信號直到收到反饋信號為止。無(wú)線(xiàn)模塊A 收到反饋信號后開(kāi)始發(fā)送數據。無(wú)線(xiàn)模塊B 根據所接受的信息，將數據存儲在用戶(hù)所指定的路徑下，完成整個(gè)無(wú)線(xiàn)通信過(guò)程。
結論
車(chē)間數字化是企業(yè)制造數字化和信息化的重要基礎環(huán)節，也是我們所面臨的一個(gè)難點(diǎn)。企求排除人的參與，完全依靠計算機和自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現制造業(yè)數字化和信息化是不現實(shí)的。只有通過(guò)把當前無(wú)線(xiàn)與移動(dòng)通信技術(shù)引入到制造業(yè)中，實(shí)現隨時(shí)隨地的信息獲取和人機溝通，把人的智能和機器的智能無(wú)縫的結合起來(lái)，形成一個(gè)以人為中心的人機協(xié)同的制造模式，才能真正實(shí)現這個(gè)目標。采用無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的具有數控PDA 功能的新型數控系統的研制，將為實(shí)現這種嶄新的制造模式打下堅實(shí)的基礎。
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