基于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的新型數控系統研析

各功能模塊通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信程序與底層進(jìn)行信息交換。其軟件功能模塊結構如圖3 所示。通信層采用串口，USB 和無(wú)線(xiàn)通信口3 種通信方式。串口通信方式采用RS232串行總線(xiàn)技術(shù)，全雙工，傳送波特率為57600bps;USB 通信方式采用USB2.0 高速通用串行總線(xiàn)，傳送速率可高達480Mbps;無(wú)線(xiàn)通信方式遵循IEEE802.11 通信協(xié)議，支持最高傳輸速率為54Mbps。整個(gè)系統的應用軟件具有控制、數據處理、人機交互、網(wǎng)絡(luò )通訊等功能。

2 新型數控中無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)

2.1 802.11通信機制

目前常用的掌上電腦的無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)方式有GPRS， IEEE802.11(Wi-Fi)，藍牙技術(shù)、家庭網(wǎng)絡(luò )HOMERF 等。這些方式各有優(yōu)劣。IEEE802.11 是1999 年最新版本的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WLAN)標準。與藍牙協(xié)議和家庭網(wǎng)絡(luò )的HOME RF 標準相比IEEE802.11 協(xié)議具有傳輸距離遠，傳輸速度快等優(yōu)點(diǎn)，是無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)發(fā)展的主流。和其他IEEE802.x 標準一樣，802.11 標準著(zhù)重定義了物理層(PHY)和介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制(MAC)子層。IEEE802.11 的MAC 層提供對無(wú)線(xiàn)共享介質(zhì)的訪(fǎng)問(wèn)控制。除此之外，還提供支持無(wú)線(xiàn)傳輸和站點(diǎn)移動(dòng)所必須的網(wǎng)絡(luò )連接、認證、保密和電源管理等功能。近年來(lái)，802.11標準又擴展出802.11b、802.11a、802.11g等系列，這些擴展標準采用的是不同的物理層標準，使通信速率提高到11Mbit/s、22 Mbit/s至54 Mbit/s，但它們對MAC層協(xié)議沒(méi)有重大改變。

2.2 新型數控中無(wú)線(xiàn)通信的具體實(shí)現方案

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：

(1) 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;

(2) 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;

(3) 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。

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。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。