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1、对控制与驱动装置间实时串行通讯数据链路的认识对控制与驱动装置间实时串行通讯数据链路的认识，开发和制定了数控装置和伺服传动装置之间的串行实时通讯系统SERCOSSerialrealtimecommunicat,ionsystem，其目的是在德国建立一个CNC与数据伺服系统接口标准，并开发出相关的产品，保证产品的互换性参照这一系统，1995年11月，国际电工委员会公布了CEIIEC1491工业机械电气设备一控制器和传动装置间实时通讯的串行数据链路ELectricaLequipmeritofindustrialmachinesSerialdatalinkforrealtimecommunicatio
2、nbetweencontrolsanddrives的国际标准简称SDL系统。SDL系统规定数控装置和伺服传动装置间采用光缆为传输介质的串行接口的拓扑构造、报文格式、数据内容、数据交换协议等。它使设计和制造有了统一标准的通讯接口、使数控装置与数字伺服装置间的相互兼容成为可能。下面分别对本标准主要内容进展概括。二SDL系统的拓扑构造及组成所谓SDL系统，本质上是数控装置与数字伺服装置间的通讯网络。图1就是一个典型的SDL系统拓扑逻辑构造示意图。控制单元经过接口把指令信号、系统状态及监控信号传输给数字伺服传动装置。数字伺服传动装置承受指令后开场工作，并把传感器反应信号、数字伺服传动装置的状态及监控信
3、号送回控制单元。SDL根据需要可以采用单环或者多环构造数控装置和数字伺服传动装置之间由光缆作为数据传输的介质在环中，数控装置的一端称主站Master。数字伺服传动装置的一端称从站Slave。主站连接环中的从站一个主站仅控制同一个环中的各个从站。一个从站根据需要可以连接一个数字伺服传动装置或者多数字伺服传动装置。假如每个主站仅连接一个从站就形成星形拓扑。信息在环中的变换是在数控装置与数字伺服传动装置之间交换，而不是在数字伺服传动装置间交换，其信息流是单向的。数控装置和数字伺服传动装置间的通讯是实时通讯。一个典型的装置包括转矩环、速度环和位置环。SDL系统应能处理所有的三种工作方式。数字伺服传动装
4、置仅有转矩控制；数字伺服传动装置有速度和转矩控制：数字伺服传动装置有所有的闭环控制，包括位置控制。三数据传输的分层构造国际标准化组织ISO于1984年提出开放系统互连根本参考模型OSI规定开放系统通讯体系构造。它具有七层构造，从低到高分别为物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和应用层但OSI系统及其一系列协议标准只是概念上和功能性的体系构造，并没有规定详细实现的标准及细节SDL系统固然具有分级功能，但不象OSI那样具有完好的构造图2具体地讲明了主站和从站传输层之间的构造。最高的传输层为非周期性传输，在非周期性传输之上为应用层，应用层包括程序指令由非周期性传输支持，非周期性传输由周
5、期性传输支持。四数据内容及分类数据内容按传输方式分为周期性传输及非周期性传输数据。表l和表2为周期性和非周期性传输数据内容。周期性传输的数据特点是快和同步，以知足实时通讯的要求。非周期性传输的数据范围比拟广泛，但速度比周期数据慢得多。传输的数据和序列在系统初始化时确定。数据的类型分为：工作数据它指由SDL系统处理的数据这些数据由系统赋予识别数IDN：identificationnumberSDL系统不仅是一个数据传输系统而且提供很多数据格式和指令用来控制数控装置数字伺服传动装置和机床所有这些数据和指令组成数据块识别数IDN使数据块具有名称、属性、单位、最小和最大输入值及数据本身。这些数据通过I
6、DN进展存储。系统共有216=65535个可使用的识别数。其中032767为系统定义的标准数据。而32768到65535保存由数控装置和数字伺服传动装置的消费厂家定义。参数为了保证系统无过失工作应用参数对数字伺服传动装置和数控装置进展调整。系统程序指令用来激发数字伺服传动装置或者数字伺服传动装置和数控装置之间的功能。指令和反应值通常作为周期性数据包含在报文中。根据数据在系统中的作用还可分为：效劳通道数据在数控装置和数字伺服传动装置之间通行并通过效劳通道的数据效劳通道是由MDT中详细的控制字和状态字所指定的周期或者非周期数据传输，如在数控装置端某些数据的输入或者显示。周期数据每次通讯周期中可配置
7、的报文数据局部。在数控装置和数字伺服传动装置之间设计允许以一定的字长组合为2字节和4字节的数据串交换周期数据。初始化数据这个数据初始化通讯系统，并且定义数控装置和数字伺服传动装置的工作参数。五数据交换协议数据交换协议的主要作用是用来表达数据格式、时序和通讯系统数据交换中的过失修正。系统数据交换是在主站和从站间交换。它包含工作数据和程序指令的数据交换。所有工作数据和程序指夸被赋予识别数IDN，具有IDN的数据块包含几个单元，如图3数据块构造所示。在效劳通道SDL系统区分周期性或者非周期性数据的传送。当进展周期性数据交换时，只有数据块中单元7的操纵数据可以被传送。所有数据块的单元传送只能通过效劳通
8、道。非周期性数据交换通过周期性数据交换的专门数据场分几步进展。数据交换的形式和长度取决于SDL系统的条件和数字伺服传动装置的工作方式，即是位置控制、速度控制还是转矩控制。重要的信息，如从数字伺服传动装置来的状态信号或者数控装置到数字伺服传动装置的控制信号总是周期地传送。其它工作数据的传送是周期如指令、反应值或者非周期如极限值要取决于应用情况。在主站和从站或者数字伺服传动装置之间所有的数据交换要通过所定义的报文。有三种不同的报文形式，MST，MDT和AT。主站同步报文MST，作为同步用，由主站在传输周期的开场发出。指夸报文MDT，作为指夸值，由数控系统向伺服传动装置发出。伺服传动报文AT，由数控
9、系统向伺服传动装置发出实际值。报文中治理段的处理由系统自动进展。数据场包含详细确实定信息、它根据三种不同的报文和接口状态进展处理。系统首先进展初始化。经过通讯阶段CP0、CP1，CP2、CP3，才到达正常的工作状态CP4。六lEC1491国际标准的应用情况具有关资料显示，SDL可工作在4Mbits；最多每个环可连接254个数字伺服传动装置。可编程的周期为0062ms、0125ms、025ms或者任何025ms的整数倍。图1所示的拓扑构造包括一个32位的指令值例如位置或者速度和一个l6位的极限指令值例如转矩，数字伺服传动装置可传输位置或者速度、转矩的实际值给数控装置。同时系统也允许传递到达8kb
10、itss的非周期数据，如参数、诊断和文本。这样的系统可用来产生预定的运动，比方一个具有2ms周期，增量为2ram、加速度为l000mms2的梯形运动、产生电子齿轮控制、形成电子凸轮等。美国通用汽车公司传动部GMDrivetrainDiv把SERCOS系统作为网络的一局部用在它的开放模块构造的控制器OMAC中。THOMSON公司已经获得了SERCOS接口用单片控制器的消费答应，消费出SERCOSInterfaceControllerSERCOS410AASIC芯片，可供其他数控装置和伺服消费厂家使用。采用SERCOS410A终端控制器作为主站一台，再用假设干从站组成连接线路，在各终端使用微型机，采用NRZI编码，传送速度可达24Mbfs。从以上的情况可以看出，速度和可靠性对于数控装置和数字伺服装置之间的开放的通讯是非常重要的，随着技术的开展，精度和速度对SDL系统的要求也越来越高。另外，由于SDL系统比拟复杂，因此目前在很多国家的控制系统中还没得到广泛的应用。但是由于它对于开放系统的重要性，它必将会得到重视。0