數(shù)控系統(tǒng)的邏輯控制與通信知識(shí)

1、1數(shù)控系統(tǒng)的邏輯控制與通信數(shù)控系統(tǒng)的邏輯控制與通信23 1968年，美國通用汽車制造公司（年，美國通用汽車制造公司（GM），為適應(yīng)汽車型號(hào)的），為適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷翻新，試圖尋找一種新型的工業(yè)控制器，以盡可能減少重不斷翻新，試圖尋找一種新型的工業(yè)控制器，以盡可能減少重新設(shè)計(jì)和更換新設(shè)計(jì)和更換繼電器繼電器控制系統(tǒng)的硬件及接線、減少時(shí)間，降低控制系統(tǒng)的硬件及接線、減少時(shí)間，降低成本。因而設(shè)想把計(jì)算機(jī)的完備功能、靈活及通用等優(yōu)點(diǎn)和繼成本。因而設(shè)想把計(jì)算機(jī)的完備功能、靈活及通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，制成

2、一種適合于工業(yè)環(huán)境的來，制成一種適合于工業(yè)環(huán)境的通用控制裝置通用控制裝置，并把計(jì)算機(jī)的，并把計(jì)算機(jī)的編程方法編程方法和和程序輸入方式程序輸入方式加以簡(jiǎn)化，使加以簡(jiǎn)化，使不熟悉計(jì)算機(jī)不熟悉計(jì)算機(jī)的人能方的人能方便地使用。便地使用。 1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（年，美國數(shù)字設(shè)備公司（GEC）首先研制成功第一臺(tái)）首先研制成功第一臺(tái)可編可編程序控制器程序控制器，并在通用汽車公司的自動(dòng)裝配線上試用成功，從，并在通用汽車公司的自動(dòng)裝配線上試用成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制的新局面。而開創(chuàng)了工業(yè)控制的新局面。4.1 數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)的PLC原理原理44.1.1 PLC的結(jié)構(gòu)組成和工作原理的結(jié)構(gòu)組成和工作原理輸

3、輸入入模模塊塊電源模塊電源模塊系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器CPU用戶程序用戶程序存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器外圍接口模塊外圍接口模塊輸輸出出模模塊塊X執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)擴(kuò)展模塊擴(kuò)展模塊編程器編程器傳感器傳感器一、結(jié)構(gòu)組成一、結(jié)構(gòu)組成 一般由一般由CPU、存儲(chǔ)器、輸入、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口模塊、外圍接口模塊及編程器、輸出接口模塊、外圍接口模塊及編程器、擴(kuò)展接口和擴(kuò)展模塊擴(kuò)展接口和擴(kuò)展模塊等可選部件幾大部分組成，如下所示：等可選部件幾大部分組成，如下所示：4.1 數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)的PLC原理原理5整體式整體式PLC擴(kuò)展模塊擴(kuò)展模塊輸入端子輸入端子輸出端子輸出端子編程器編程器人機(jī)界面人機(jī)界面4.1 數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控

4、系統(tǒng)的PLC原理原理6模塊式模塊式PLC4.1 數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)的PLC原理原理7二、二、PLC的編程語言的編程語言3.3 可編程控制器可編程控制器PLC簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介不熟悉計(jì)算機(jī)的機(jī)械工程師不熟悉計(jì)算機(jī)的機(jī)械工程師Y1X2Y1Y1T1Y2T1 K15X3X1梯形圖（梯形圖（Ladder） 220VKM1PB2PB1KM1KM1KT1KM2KT1KA1電器原理圖電器原理圖8指令語言指令語言執(zhí)行順序：執(zhí)行順序： 從上到下、從左到右從上到下、從左到右LD X1OR Y1ANI X2OUT Y1LD Y1AND X3OUT T1 K15LD T1OUT Y2Y1X2Y1Y1T1Y2T1 K15X3X1梯

5、形圖（梯形圖（Ladder）4.1 數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)的PLC原理原理9三、三、PLC梯形圖的設(shè)計(jì)原理梯形圖的設(shè)計(jì)原理輸輸入入映映像像寄寄存存器器輸輸入入接接口口電電路路輸輸出出映映像像寄寄存存器器輸輸出出狀狀態(tài)態(tài)鎖鎖存存器器控控制制程程序序輸輸出出接接口口電電路路關(guān)鍵：用串行執(zhí)行的程序，來模擬并行電路，只能將連續(xù)變量離關(guān)鍵：用串行執(zhí)行的程序，來模擬并行電路，只能將連續(xù)變量離散處理，截取某一散處理，截取某一時(shí)刻時(shí)刻的狀態(tài)，作為輸入的的狀態(tài)，作為輸入的映像映像，按用戶設(shè)計(jì)邏，按用戶設(shè)計(jì)邏輯，計(jì)算該時(shí)刻輸出的輯，計(jì)算該時(shí)刻輸出的映像映像，在運(yùn)算過程中，輸入的，在運(yùn)算過程中，輸入的映像映像保持不保持

6、不變，每個(gè)程序循環(huán)周期結(jié)束，在將變，每個(gè)程序循環(huán)周期結(jié)束，在將輸出映像輸出映像輸出到狀態(tài)輸出到狀態(tài)鎖存器鎖存器，再次讀輸入端子的狀態(tài)到到輸入映像寄存器，進(jìn)行下個(gè)周期的運(yùn)再次讀輸入端子的狀態(tài)到到輸入映像寄存器，進(jìn)行下個(gè)周期的運(yùn)算。算。4.1 數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)的PLC原理原理10PLC控制程序的執(zhí)行流程控制程序的執(zhí)行流程定時(shí)中斷定時(shí)中斷定時(shí)標(biāo)志定時(shí)標(biāo)志1返回返回開始初始化(禁止所有輸出)定時(shí)標(biāo)志=0？高速響應(yīng)讀輸入到映像寄存器邏輯運(yùn)算及控制輸出到輸出鎖存器YN定時(shí)標(biāo)志04.1 數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)的PLC原理原理11四、電器原理圖和梯形圖的差別四、電器原理圖和梯形圖的差別 220VKM1PB2PB

7、1KM1KM1KT1KM2KT1KA11. 電器原理圖是并行電路。沒電器原理圖是并行電路。沒有先后之分，而梯形圖的執(zhí)行有先后之分，而梯形圖的執(zhí)行是有先后是有先后順序順序的，的，次序不同，次序不同，執(zhí)行結(jié)果不同。執(zhí)行結(jié)果不同。2. 梯形圖設(shè)計(jì)中加入了很多計(jì)梯形圖設(shè)計(jì)中加入了很多計(jì)算機(jī)語言類的運(yùn)算指令和功能算機(jī)語言類的運(yùn)算指令和功能指令，使設(shè)計(jì)更靈活、方便。指令，使設(shè)計(jì)更靈活、方便。3. 梯形圖設(shè)計(jì)中輸入、輸出和梯形圖設(shè)計(jì)中輸入、輸出和軟元件（內(nèi)部輔助繼電器）可軟元件（內(nèi)部輔助繼電器）可無限次作為運(yùn)算條件使用。無限次作為運(yùn)算條件使用。電器原理圖電器原理圖4.1 數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)的PLC原理原理1

8、213 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，PLC已發(fā)展成為工控領(lǐng)域中應(yīng)用非已發(fā)展成為工控領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛通用控制器。除了原來開關(guān)量的邏輯控制，其控制功能常廣泛通用控制器。除了原來開關(guān)量的邏輯控制，其控制功能已擴(kuò)展到數(shù)據(jù)運(yùn)算（包括浮點(diǎn)運(yùn)算）、模擬量回路控制、運(yùn)動(dòng)已擴(kuò)展到數(shù)據(jù)運(yùn)算（包括浮點(diǎn)運(yùn)算）、模擬量回路控制、運(yùn)動(dòng)控制等。并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制。其正式名稱為控制等。并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制。其正式名稱為“可編程序可編程序控制器控制器”（Programable Controller）,簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱PC。為避免和個(gè)人。為避免和個(gè)人計(jì)算機(jī)混淆，大多數(shù)人仍稱其為計(jì)算機(jī)混淆，大多數(shù)人仍稱其為“PLC”。

9、 數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)的PLC有兩種形式，一種是有兩種形式，一種是嵌入式嵌入式PLC，一種是，一種是獨(dú)立式獨(dú)立式PLC。 數(shù)控系統(tǒng)中，很多模擬量的控制（如溫度、壓力等）都是數(shù)控系統(tǒng)中，很多模擬量的控制（如溫度、壓力等）都是通過通過PLC的模擬量控制模塊來實(shí)現(xiàn)的。有些數(shù)控系統(tǒng)的熱誤差的模擬量控制模塊來實(shí)現(xiàn)的。有些數(shù)控系統(tǒng)的熱誤差補(bǔ)償，就是通過補(bǔ)償，就是通過PLC來實(shí)現(xiàn)的。如西門子來實(shí)現(xiàn)的。如西門子840D。 4.2 14指令位置指令位置顯示位置顯示位置電機(jī)指令位置電機(jī)指令位置運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)控制K0、tan、P0位置反饋位置反饋+-PLC溫度采集溫度采集西門子西門子840D的熱誤差補(bǔ)償模塊結(jié)構(gòu)框圖的熱

10、誤差補(bǔ)償模塊結(jié)構(gòu)框圖4.2 15K0(T)：與坐標(biāo)位置無關(guān)的變形量（如主軸的膨脹、偏斜），隨：與坐標(biāo)位置無關(guān)的變形量（如主軸的膨脹、偏斜），隨主軸溫度、刀具長(zhǎng)度的變化而變化。通過梯形圖程序，建立變主軸溫度、刀具長(zhǎng)度的變化而變化。通過梯形圖程序，建立變形量與溫度、刀具參數(shù)的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)熱誤差補(bǔ)償。形量與溫度、刀具參數(shù)的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)熱誤差補(bǔ)償。ZYdy1dz1ZYdz2Dz2=(Pz-Pz0)*tan(T)與機(jī)床位置無關(guān)的熱變形與機(jī)床位置相關(guān)的熱變形4.2 16一、一、PLC在數(shù)控機(jī)床上配置方式在數(shù)控機(jī)床上配置方式PLC在機(jī)床側(cè)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼在機(jī)床側(cè)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器邏輯系統(tǒng)，有電器邏輯系統(tǒng)，有m+n個(gè)輸

11、個(gè)輸入輸出點(diǎn)入輸出點(diǎn)PLC在在CNC控制柜中，有控制柜中，有m個(gè)輸入輸出點(diǎn)，元器件數(shù)目個(gè)輸入輸出點(diǎn)，元器件數(shù)目少，易于維修，成本低。少，易于維修，成本低。PLC在控制柜中，輸入輸出在控制柜中，輸入輸出接口在機(jī)床一側(cè)，中間用一接口在機(jī)床一側(cè)，中間用一個(gè)光纜通信。個(gè)光纜通信。4.2 17 機(jī)床側(cè)的開關(guān)量信號(hào)通過機(jī)床側(cè)的開關(guān)量信號(hào)通過IO單元接口輸入至單元接口輸入至PLC中，除極少數(shù)信號(hào)外，絕大多數(shù)信號(hào)的含義及所占中，除極少數(shù)信號(hào)外，絕大多數(shù)信號(hào)的含義及所占用用PLC的地址均可由的地址均可由PLC程序設(shè)計(jì)者自行定義。程序設(shè)計(jì)者自行定義。二、二、PLC與外部的信息交換與外部的信息交換1、機(jī)床到、機(jī)床到

12、PLC(MTPLC)4.2 18l PLC控制機(jī)床的信號(hào)通過控制機(jī)床的信號(hào)通過PLC的開關(guān)量輸出接口送到的開關(guān)量輸出接口送到機(jī)床側(cè)機(jī)床側(cè)，所有開關(guān)量輸出信號(hào)的含義及所占用，所有開關(guān)量輸出信號(hào)的含義及所占用PLC的的地址均可由地址均可由PLC程序設(shè)計(jì)者自行定義。程序設(shè)計(jì)者自行定義。l 舉例舉例 在在SINUMERIK 810數(shù)控系統(tǒng)中，機(jī)床側(cè)某電磁數(shù)控系統(tǒng)中，機(jī)床側(cè)某電磁閥的動(dòng)作由閥的動(dòng)作由PLC的輸出信號(hào)來控制，設(shè)該信號(hào)用的輸出信號(hào)來控制，設(shè)該信號(hào)用Q14來定義。該信號(hào)通過來定義。該信號(hào)通過IO模塊和模塊和IO端子板輸出至端子板輸出至中間繼電器線圈，繼電器的觸點(diǎn)又使電磁閥的線圈得中間繼電器線圈

13、，繼電器的觸點(diǎn)又使電磁閥的線圈得電，從而控制電磁閥的動(dòng)作。同樣，電，從而控制電磁閥的動(dòng)作。同樣，Q14信號(hào)可在信號(hào)可在PLC STATUS狀態(tài)下，通過觀察狀態(tài)下，通過觀察QBl的第的第4位位“0”或或“1”來獲知該輸出信號(hào)是否有效。來獲知該輸出信號(hào)是否有效。2、PLC到機(jī)床到機(jī)床 (PLC MT)4.2 19l CNC送至送至PLC的信息可的信息可由由CNC直接送入直接送入PLC的寄存的寄存器中器中，所有，所有CNC送至送至PLC的信號(hào)含義和地址（開關(guān)的信號(hào)含義和地址（開關(guān)量地址或寄存器地址）均由量地址或寄存器地址）均由CNC廠家確定，廠家確定，PLC編編程者只可使用，不可改變和增刪。程者只可

14、使用，不可改變和增刪。l 舉例舉例 數(shù)控指令的數(shù)控指令的M、S、T功能，通過功能，通過CNC譯碼后直譯碼后直接送入接送入PLC相應(yīng)的寄存器中。在相應(yīng)的寄存器中。在SINUMERIK810數(shù)數(shù)控系統(tǒng)中，控系統(tǒng)中，M03指令經(jīng)譯碼后，送入指令經(jīng)譯碼后，送入FY273寄存器寄存器中。中。3、CNC到到PLC(CNC PLC)4.2 20l PLC送至送至CNC的信息也由開關(guān)量信號(hào)或寄存器完成的信息也由開關(guān)量信號(hào)或寄存器完成，所有，所有PLC送至送至CNC的信號(hào)地址與含義由的信號(hào)地址與含義由CNC廠家廠家確定，確定，PLC編程者只可使用，不可改變和增刪編程者只可使用，不可改變和增刪。l 舉例舉例 SI

15、NUMERIK 810數(shù)控系統(tǒng)中，數(shù)控系統(tǒng)中，Q108.5為為PLC至至CNC的進(jìn)給使能信號(hào)。的進(jìn)給使能信號(hào)。4、PLC到到CNC (PLC CNC)4.2 21l 主軸轉(zhuǎn)速可以用主軸轉(zhuǎn)速可以用S 2位代碼或位代碼或S 4位代碼直接指定。例如某數(shù)控位代碼直接指定。例如某數(shù)控機(jī)床的主軸最高轉(zhuǎn)速為機(jī)床的主軸最高轉(zhuǎn)速為4000rmin，最低轉(zhuǎn)速為，最低轉(zhuǎn)速為50rmin，若用若用S 4位代碼，位代碼，CNC送出送出S4位代碼至位代碼至PLC，將進(jìn)行二，將進(jìn)行二十十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行限位進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行限位。l 當(dāng)當(dāng)S代碼大于代碼大于4000時(shí)限制時(shí)限制S為為4000，當(dāng)，當(dāng)S代碼小于代碼小于5

16、0時(shí)，限制時(shí)，限制S為為50，此數(shù)值送到，此數(shù)值送到DA轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成504000rmin相對(duì)相對(duì)應(yīng)的輸出電壓，作為轉(zhuǎn)速指令控制主軸的轉(zhuǎn)速；應(yīng)的輸出電壓，作為轉(zhuǎn)速指令控制主軸的轉(zhuǎn)速；l 若若用用S2位代碼指定主軸的轉(zhuǎn)速，應(yīng)首先制定位代碼指定主軸的轉(zhuǎn)速，應(yīng)首先制定S2位代碼與主軸位代碼與主軸轉(zhuǎn)速的對(duì)應(yīng)表轉(zhuǎn)速的對(duì)應(yīng)表，CNC輸出輸出S2位代碼進(jìn)入位代碼進(jìn)入PLC，經(jīng)過一系列處，經(jīng)過一系列處理，很容易實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸轉(zhuǎn)速的控制理，很容易實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸轉(zhuǎn)速的控制。三、數(shù)控機(jī)床的三、數(shù)控機(jī)床的PLC功能功能1、S功能處理功能處理4.2 22l 數(shù)控機(jī)床通過數(shù)控機(jī)床通過PLC可管理刀庫可管理刀庫，特別

17、是對(duì)加工中心，特別是對(duì)加工中心的自動(dòng)換刀帶來了很大的方便。的自動(dòng)換刀帶來了很大的方便。 處理的信息包括處理的信息包括選選刀方式刀方式，刀具累計(jì)使用的次數(shù)刀具累計(jì)使用的次數(shù)，刀具剩余壽命刀具剩余壽命和和刀刀具刃磨次數(shù)具刃磨次數(shù)等。等。2、T功能處理功能處理3、M功能處理功能處理M功能是輔助功能，根據(jù)不同的功能是輔助功能，根據(jù)不同的M代碼，可控制代碼，可控制主主軸的正、反轉(zhuǎn)和停止軸的正、反轉(zhuǎn)和停止，主軸齒輪箱的換檔變速主軸齒輪箱的換檔變速，主主軸準(zhǔn)停軸準(zhǔn)停，切削液的開、關(guān)切削液的開、關(guān)，卡盤的夾緊、松開及換，卡盤的夾緊、松開及換刀機(jī)械手的取刀、歸刀等動(dòng)作。刀機(jī)械手的取刀、歸刀等動(dòng)作。4.2 232

18、44.3.1 機(jī)床機(jī)床I/O接口接口功能：功能：用來接收用來接收機(jī)床操作面板機(jī)床操作面板上的開關(guān)、按鈕上的開關(guān)、按鈕 信號(hào)及機(jī)床的各種限位開關(guān)信號(hào)；且用信號(hào)及機(jī)床的各種限位開關(guān)信號(hào)；且用 來把來把機(jī)床工作狀態(tài)機(jī)床工作狀態(tài)指示燈信號(hào)送到機(jī)床指示燈信號(hào)送到機(jī)床 操作面板，把控制機(jī)床動(dòng)作的信號(hào)送到操作面板，把控制機(jī)床動(dòng)作的信號(hào)送到 接觸器、電磁閥等執(zhí)行元件。接觸器、電磁閥等執(zhí)行元件。要求要求：1）進(jìn)行必要電隔離，防止干擾信號(hào)串入，）進(jìn)行必要電隔離，防止干擾信號(hào)串入， 防止高壓串入對(duì)防止高壓串入對(duì) CNC裝置的損壞；裝置的損壞； 2）進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和功率放大。）進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和功率放大。2526漏型輸入接

19、口典型電路漏型輸入接口典型電路VccVccVcc27源型輸入接口典型電路源型輸入接口典型電路VccVccVcc28CPLD/FPGADAWRRDCPU譯碼譯碼電路電路OE選通選通控制控制74244QI00.7I10.7I20.7總總線線29閉合閉合穩(wěn)定穩(wěn)定開關(guān)閉合開關(guān)閉合前沿前沿抖動(dòng)抖動(dòng)后沿后沿抖動(dòng)抖動(dòng) 機(jī)械開關(guān)又成為機(jī)械開關(guān)又成為有觸點(diǎn)開關(guān)有觸點(diǎn)開關(guān), ,在開關(guān)的閉合和斷開過程中，由在開關(guān)的閉合和斷開過程中，由于機(jī)械彈簧的作用，普遍存在于機(jī)械彈簧的作用，普遍存在抖抖動(dòng)動(dòng)現(xiàn)象。現(xiàn)象。 “去抖去抖”方法：方法： 1. 1. 硬件濾波：濾波時(shí)間常硬件濾波：濾波時(shí)間常數(shù)固定，軟件簡(jiǎn)單。數(shù)固定，軟件簡(jiǎn)

20、單。 2. 2. 軟件濾波：濾波時(shí)間常軟件濾波：濾波時(shí)間常數(shù)可設(shè)，應(yīng)用靈活，程序復(fù)雜。數(shù)可設(shè)，應(yīng)用靈活，程序復(fù)雜。 3. 3. 定周期掃描：一種最簡(jiǎn)定周期掃描：一種最簡(jiǎn)單的軟件濾波。單的軟件濾波。30適當(dāng)減小光耦回路中的電流，可減小適當(dāng)減小光耦回路中的電流，可減小tOFF 總電流保持不變，保證抗干擾性?？傠娏鞅３植蛔儯ＷC抗干擾性。3132 開關(guān)形式：常開、常閉開關(guān)形式：常開、常閉 設(shè)計(jì)思路：當(dāng)外部線路故障時(shí)，系統(tǒng)的安全性設(shè)計(jì)思路：當(dāng)外部線路故障時(shí)，系統(tǒng)的安全性 限位開關(guān)、急停、停止、安全保護(hù)開關(guān)等應(yīng)選擇限位開關(guān)、急停、停止、安全保護(hù)開關(guān)等應(yīng)選擇常閉開常閉開關(guān)關(guān)。雖然這些開關(guān)非常重要，但仍屬于

21、低速信號(hào)，。雖然這些開關(guān)非常重要，但仍屬于低速信號(hào)，盡量不要盡量不要讓它們占用系統(tǒng)的中斷資源讓它們占用系統(tǒng)的中斷資源! 啟動(dòng)按鈕等通常選擇啟動(dòng)按鈕等通常選擇常開開關(guān)常開開關(guān)332 輸出接口電路設(shè)計(jì)輸出接口電路設(shè)計(jì)類型：類型： 1 繼電器輸出繼電器輸出 控制電流一般控制電流一般2A；直流；直流30V、交流、交流220V；有觸點(diǎn)類；有觸點(diǎn)類型，響應(yīng)延時(shí)約型，響應(yīng)延時(shí)約10ms,觸點(diǎn)壽命約觸點(diǎn)壽命約100萬次（與電流有關(guān)）萬次（與電流有關(guān)） 2 晶體管輸出晶體管輸出 用于直流控制回路，有源型和漏型之分；相應(yīng)速度快用于直流控制回路，有源型和漏型之分；相應(yīng)速度快，一般，一般1ms；有發(fā)熱現(xiàn)象，允許電流不

22、大，一般；有發(fā)熱現(xiàn)象，允許電流不大，一般0.5A 3 固態(tài)繼電器（固態(tài)繼電器（SSR）輸出輸出 有直流、交流之分；無觸點(diǎn)；相應(yīng)速度較快；有漏電有直流、交流之分；無觸點(diǎn)；相應(yīng)速度較快；有漏電流；流； 34輸出鎖存電路輸出鎖存電路CPLD/FPGA74374Swr0Swr1Q00.7Q10.7DQclkDQclk譯碼譯碼電路電路DAWRRDCPU總總線線35a) 光耦輸出光耦輸出驅(qū)動(dòng)與隔離驅(qū)動(dòng)與隔離盡量避免盡量避免5V大電流直接驅(qū)動(dòng)，盡量采樣光耦隔離。大電流直接驅(qū)動(dòng)，盡量采樣光耦隔離。Vcc+24V0V負(fù)載負(fù)載鎖存器鎖存器特點(diǎn)：特點(diǎn)： 響應(yīng)速度快，抗干擾性響應(yīng)速度快，抗干擾性好，簡(jiǎn)單，便宜。好，簡(jiǎn)

23、單，便宜。 可用于驅(qū)動(dòng)小功率負(fù)載可用于驅(qū)動(dòng)小功率負(fù)載如：指示燈、伺服電機(jī)的控制如：指示燈、伺服電機(jī)的控制信號(hào)、小型繼電器等。信號(hào)、小型繼電器等。36b) 繼電器輸出驅(qū)動(dòng)電路繼電器輸出驅(qū)動(dòng)電路3.4.1 機(jī)床機(jī)床I/O接口接口 特點(diǎn)：有觸點(diǎn)類型，隔離性能好，觸點(diǎn)允許電流較大，交直特點(diǎn)：有觸點(diǎn)類型，隔離性能好，觸點(diǎn)允許電流較大，交直流都適用。流都適用。 可用于驅(qū)動(dòng)較大功率負(fù)載，如：接觸器、電磁閥、燈泡等?？捎糜隍?qū)動(dòng)較大功率負(fù)載，如：接觸器、電磁閥、燈泡等。Vcc+24V0V鎖存器鎖存器220VVcc+24V0V鎖存器鎖存器37c) SSR輸出電路輸出電路 固態(tài)繼電器內(nèi)部有光耦固態(tài)繼電器內(nèi)部有光耦隔

24、離，通過輸入信號(hào)電流控隔離，通過輸入信號(hào)電流控制輸出，電流范圍一般為：制輸出，電流范圍一般為：0.5 -20mA(因廠家而異因廠家而異)。In+In-OutOutVcc SSR有直流和交流有直流和交流2種型式，交流型有過零型和調(diào)相型之分種型式，交流型有過零型和調(diào)相型之分過零型交流過零型交流SSR控制波形控制波形調(diào)相型交流調(diào)相型交流SSR控制波形控制波形38SSR輸出的特點(diǎn)：輸出的特點(diǎn)：1. 無觸點(diǎn)輸出，沒有火花，壽命長(zhǎng)。無觸點(diǎn)輸出，沒有火花，壽命長(zhǎng)。2. 有一定的漏電流。有一定的漏電流。3. 直流直流SSR的響應(yīng)延時(shí)較小，交流關(guān)斷延時(shí)較大。且延時(shí)時(shí)間的響應(yīng)延時(shí)較小，交流關(guān)斷延時(shí)較大。且延時(shí)時(shí)間

25、不確定。不確定。4. 耐壓要求較高，超過允許電壓會(huì)導(dǎo)致耐壓要求較高，超過允許電壓會(huì)導(dǎo)致SSR損壞。在驅(qū)動(dòng)感性損壞。在驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，要注意增加負(fù)載時(shí)，要注意增加RC吸收回路，減小感應(yīng)電壓，保護(hù)吸收回路，減小感應(yīng)電壓，保護(hù)SSR。In+In-OutOutVcc39串行通信串行通信：將數(shù)據(jù)按順序分解為一位（或幾位，一般不大于將數(shù)據(jù)按順序分解為一位（或幾位，一般不大于4位）位）的序列，按順序傳送。的序列，按順序傳送。 優(yōu)點(diǎn)：傳送線路簡(jiǎn)單，成本低，傳送距離長(zhǎng)優(yōu)點(diǎn)：傳送線路簡(jiǎn)單，成本低，傳送距離長(zhǎng) 缺點(diǎn)：傳送速度比并行通信低，通信協(xié)議復(fù)雜。缺點(diǎn)：傳送速度比并行通信低，通信協(xié)議復(fù)雜。 隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)

26、展，傳送速度越來越快，應(yīng)用越來隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，傳送速度越來越快，應(yīng)用越來越廣泛。如越廣泛。如RS232C、RS422、RS485、USB、1394、Profibus、SERCOS、各種網(wǎng)絡(luò)等。、各種網(wǎng)絡(luò)等。1. 串行通訊的一般概念串行通訊的一般概念 4.3.2 串行數(shù)據(jù)通信及接口串行數(shù)據(jù)通信及接口并行通信并行通信: 數(shù)據(jù)的各位同時(shí)傳送。數(shù)據(jù)的各位同時(shí)傳送。 優(yōu)點(diǎn)：傳送速度快優(yōu)點(diǎn)：傳送速度快 缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)線多，成本較高，且由于并行數(shù)據(jù)傳輸線的耦缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)線多，成本較高，且由于并行數(shù)據(jù)傳輸線的耦合和共模干擾，傳輸距離短。合和共模干擾，傳輸距離短。 主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)傳送量很大的場(chǎng)合，如打印機(jī)，液

27、晶屏等。主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)傳送量很大的場(chǎng)合，如打印機(jī)，液晶屏等。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，并行通信的應(yīng)用在逐漸減少。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，并行通信的應(yīng)用在逐漸減少。 40AB單工通信單工通信AB雙工通信雙工通信半雙工通信半雙工通信 A B 主站主站從站從站1從站從站2從站從站N多機(jī)通信多機(jī)通信點(diǎn)點(diǎn)-點(diǎn)通信點(diǎn)通信41傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì) 雙絞線雙絞線 光纖光纖 同軸電纜同軸電纜 42平衡和非平衡線路平衡和非平衡線路非平衡線路（單端收發(fā)器）非平衡線路（單端收發(fā)器）平衡線路（差分收發(fā)器）平衡線路（差分收發(fā)器）43異步串行通信異步串行通信 在異步通信中，沒有統(tǒng)一的時(shí)鐘信號(hào)，各設(shè)備使用自己的在異步通信中，沒有統(tǒng)

28、一的時(shí)鐘信號(hào)，各設(shè)備使用自己的時(shí)鐘信號(hào)時(shí)鐘信號(hào),各設(shè)備時(shí)鐘必須在各設(shè)備時(shí)鐘必須在頻率頻率上保證一致（誤差允許范圍很上保證一致（誤差允許范圍很?。總€(gè)傳送字節(jié)必須用其始位來同步時(shí)鐘，用?。?，每個(gè)傳送字節(jié)必須用其始位來同步時(shí)鐘，用12個(gè)停止個(gè)停止位來表示傳送字節(jié)的結(jié)束。由位來表示傳送字節(jié)的結(jié)束。由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位停止位等等 4 部分組成的串行數(shù)據(jù)稱為部分組成的串行數(shù)據(jù)稱為字符幀字符幀（Character Frame） 也叫也叫數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀。 異步通信的優(yōu)點(diǎn)異步通信的優(yōu)點(diǎn)是不需要傳送同步時(shí)鐘，字符幀長(zhǎng)度不受是不需要傳送同步時(shí)鐘，字符幀長(zhǎng)度不受限制，故設(shè)

29、備簡(jiǎn)單。限制，故設(shè)備簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)缺點(diǎn)是字符幀中因包含起始位和停止位而是字符幀中因包含起始位和停止位而降低了有效數(shù)據(jù)的傳輸速率。降低了有效數(shù)據(jù)的傳輸速率。 D0PD1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3起始位起始位空閑位空閑位停止位停止位 異步串行通信的字符幀格式異步串行通信的字符幀格式44起始位檢測(cè)起始位檢測(cè) 異步通信中，每秒鐘傳送二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)為異步通信中，每秒鐘傳送二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)為波特率波特率(Baud Rate),(Baud Rate),單位單位為為 bpsbps。異步串行通信的收發(fā)設(shè)備，必須使用相同的波特率。異步串行通信的收發(fā)設(shè)備，必須使用相同的波特率。 異步通信設(shè)備，都具有自己

30、的波特率時(shí)鐘發(fā)生器，其時(shí)異步通信設(shè)備，都具有自己的波特率時(shí)鐘發(fā)生器，其時(shí)鐘頻率鐘頻率一般為波一般為波特率的特率的1616倍倍，在檢測(cè)到起始時(shí)位跳變時(shí)，接收方同步其接收時(shí)鐘，然后，間，在檢測(cè)到起始時(shí)位跳變時(shí)，接收方同步其接收時(shí)鐘，然后，間隔隔2424個(gè)時(shí)鐘，檢測(cè)第一個(gè)數(shù)據(jù)位，以后每間隔個(gè)時(shí)鐘，檢測(cè)第一個(gè)數(shù)據(jù)位，以后每間隔1616個(gè)時(shí)鐘檢測(cè)一位，直到停止個(gè)時(shí)鐘檢測(cè)一位，直到停止位，位，1 1幀數(shù)據(jù)結(jié)束。幀數(shù)據(jù)結(jié)束。 用用起始位起始位同步接受時(shí)鐘，消除了時(shí)鐘誤差的累積，降低了對(duì)收發(fā)時(shí)鐘頻同步接受時(shí)鐘，消除了時(shí)鐘誤差的累積，降低了對(duì)收發(fā)時(shí)鐘頻率的一致性要求，一般，時(shí)鐘誤差率的一致性要求，一般，時(shí)鐘誤差

31、3% 3% 即可。即可。 發(fā)送發(fā)送時(shí)鐘時(shí)鐘接收接收時(shí)鐘時(shí)鐘數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)讀取第讀取第1 1個(gè)數(shù)據(jù)位個(gè)數(shù)據(jù)位 讀取第讀取第2 2個(gè)數(shù)據(jù)位個(gè)數(shù)據(jù)位 45同步通信同步通信 在通信的設(shè)備中在通信的設(shè)備中, ,采用相同的時(shí)鐘信號(hào)采用相同的時(shí)鐘信號(hào), ,這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)可以由單獨(dú)的硬件這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)可以由單獨(dú)的硬件線路來實(shí)現(xiàn)，如：線路來實(shí)現(xiàn)，如：I2C、 SPI、 LVDS、EnDat等等 。 同步時(shí)鐘還可以采樣復(fù)用方式，通過發(fā)送特定的同步位或字符來統(tǒng)一同步時(shí)鐘還可以采樣復(fù)用方式，通過發(fā)送特定的同步位或字符來統(tǒng)一雙方時(shí)鐘，進(jìn)而達(dá)到收發(fā)的同步。有三種同步串行鏈路層協(xié)議雙方時(shí)鐘，進(jìn)而達(dá)到收發(fā)的同步。有三種同步串行鏈路層協(xié)

32、議: :面向字符的面向字符的同步協(xié)議、面向位的同步協(xié)議、面向字節(jié)計(jì)數(shù)的同步協(xié)議。同步協(xié)議、面向位的同步協(xié)議、面向字節(jié)計(jì)數(shù)的同步協(xié)議。0 0 1 1 1 1 0 1 clk data 3.4.2 串行數(shù)據(jù)通信及接口串行數(shù)據(jù)通信及接口起始符起始符01111110地址域地址域8/16位位控制域控制域8/16位位CRC16位位結(jié)束符結(jié)束符01111110數(shù)據(jù)域數(shù)據(jù)域K*8/16位位面向位的同步協(xié)議傳輸幀格式面向位的同步協(xié)議傳輸幀格式若數(shù)據(jù)域中出現(xiàn)連續(xù)若數(shù)據(jù)域中出現(xiàn)連續(xù)5個(gè)個(gè)1時(shí)，自動(dòng)插入一個(gè)時(shí)，自動(dòng)插入一個(gè)046 數(shù)據(jù)通信Data寫信人寫信人郵局郵局運(yùn)輸部門運(yùn)輸部門收信人收信人郵局郵局甲地甲地乙地乙地

33、47應(yīng)用層應(yīng)用層OSI = Open System Interconnedcion reference model表示層表示層會(huì)話層會(huì)話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層鏈路層物理層物理層H7 H7 data data data data 應(yīng)用層協(xié)議應(yīng)用層協(xié)議 表示層協(xié)議表示層協(xié)議 會(huì)話層協(xié)議會(huì)話層協(xié)議 傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議 鏈路層協(xié)議鏈路層協(xié)議 物理層協(xié)議物理層協(xié)議 data data H7 H7 H7 H7 H6 H6 H6 H6 H5 H5 data data H7 H7 H6 H6 H5 H5 H4 H4 data data H7 H7 H6 H6 H5 H5 H4

34、 H4 H3 H3 data data H7 H7 H6 H6 H5 H5 H4 H4 H3 H3 H2 H2 T2 T2 data data H7 H7 H6 H6 H5 H5 H4 H4 H3 H3 H2 H2 T2 T2 報(bào)文報(bào)文(M) (M) 報(bào)文報(bào)文(M) (M) 報(bào)文報(bào)文(M) (M) 報(bào)文報(bào)文(M) (M) 分組分組(P) (P) 幀幀(F) (F) 位流位流 3.4.2 串行數(shù)據(jù)通信及接口串行數(shù)據(jù)通信及接口2 OSI參考模型參考模型48 傳輸層傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層物理層物理層會(huì)話層會(huì)話層表示層表示層應(yīng)用層應(yīng)用層應(yīng)用層（高層）高層的功能為處理高層的功能為處理用戶

35、接口、數(shù)據(jù)格用戶接口、數(shù)據(jù)格式及應(yīng)用訪問。主式及應(yīng)用訪問。主要由操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)要由操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流層（低層）數(shù)據(jù)流層（低層） 定義了數(shù)據(jù)如何在網(wǎng)定義了數(shù)據(jù)如何在網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)之間傳送，絡(luò)傳輸介質(zhì)之間傳送，及數(shù)據(jù)如何通過網(wǎng)線和及數(shù)據(jù)如何通過網(wǎng)線和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸?shù)狡谕木W(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸?shù)狡谕慕K端終端493.4.2 串行數(shù)據(jù)通信及接口串行數(shù)據(jù)通信及接口應(yīng)用層物理層 數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會(huì)話層表示層應(yīng)用層物理層 數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會(huì)話層表示層發(fā)送進(jìn)程接收進(jìn)程物理層 數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層主機(jī)A主機(jī)B 路由器路由器物理層 數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層通信子網(wǎng)物理介質(zhì)物理介質(zhì)物理通信網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)505432154321計(jì)

36、算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 2應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)應(yīng)用層首部H510100110100101 比 特 流 110101110101注意觀察加入或剝?nèi)ナ撞浚ㄎ膊浚┑膶哟螒?yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H3H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H4傳輸層首部H3網(wǎng)絡(luò)層首部H2鏈路層首部T2鏈路層尾部計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù) 515432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 210100110100101 比 特 流 110101110101計(jì)算機(jī) 2 的物理層收到比特流后交給數(shù)據(jù)鏈路層H2T2H3H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

37、 52H3H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 2數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊亢蟀褞臄?shù)據(jù)部分交給網(wǎng)絡(luò)層H2T2H3H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù) 53H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H3H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 2網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)シ纸M首部后把分組的數(shù)據(jù)部分交給運(yùn)輸層計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù) 54H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 2運(yùn)輸層剝?nèi)?bào)文首部后把報(bào)文的數(shù)據(jù)部分交給應(yīng)用層計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù) 55

38、應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 2應(yīng)用層剝?nèi)?yīng)用層 PDU 首部后把應(yīng)用程序數(shù)據(jù)交給應(yīng)用進(jìn)程計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù) 565432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 2我收到了 AP1 發(fā)來的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù) 57應(yīng)用層應(yīng)用層OSI參考模型參考模型傳輸層傳輸層應(yīng)用層應(yīng)用層表示層表示層會(huì)話層會(huì)話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)接口層互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)層互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層網(wǎng)絡(luò)訪問層網(wǎng)絡(luò)訪問層TCP/IP體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)ftp httptelnet DNSSMT

39、PothersTCPUDPIP ICMPARP IARPEthernetToken RingPDNSNMP TFTPTCP/IP體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)58以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀格式以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀格式前導(dǎo)碼前導(dǎo)碼7字節(jié)字節(jié) 幀起始定界符幀起始定界符 1字節(jié)字節(jié) 標(biāo)明下一個(gè)字節(jié)為目的標(biāo)明下一個(gè)字節(jié)為目的MAC字段字段 目的目的MAC地址地址6字節(jié)字節(jié)源源MAC地址地址6字節(jié)字節(jié)類型類型/長(zhǎng)度長(zhǎng)度2字節(jié)字節(jié)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)461500字節(jié)字節(jié)幀校驗(yàn)序列幀校驗(yàn)序列4字節(jié)字節(jié)5960 常用高速伺服總線常用高速伺服總線 4.4 高速伺服總線及接口高速伺服總線及接口PROFIBUS / PROFINET 西門子西門子 FSSB 發(fā)那

40、科發(fā)那科SERCOS 歐洲歐洲Metrolink 安川安川EtherCAT 德國倍福德國倍福611、PROFIBUS 和和 PROFINET PROFIBUS是德國標(biāo)準(zhǔn)是德國標(biāo)準(zhǔn)(DIN19245)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)(EN50170)的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，1999年成為國際標(biāo)準(zhǔn)（年成為國際標(biāo)準(zhǔn)（IEC61158-3） 。 以以Siemens公司為主要支持，由公司為主要支持，由PROFIBUSDP 、PROFIBUSFMS、PROFIBUSPA系列組成。系列組成。DP用于分散外設(shè)間高速用于分散外設(shè)間高速數(shù)據(jù)傳輸，適用于加工自動(dòng)化領(lǐng)域。數(shù)據(jù)傳輸，適用于加工自動(dòng)化領(lǐng)域。FMS適用于紡織、樓

41、宇自適用于紡織、樓宇自動(dòng)化、可編程控制器、低壓開關(guān)等。動(dòng)化、可編程控制器、低壓開關(guān)等。PA用于過程自動(dòng)化的總線用于過程自動(dòng)化的總線類型，服從類型，服從IEC11582標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS支持主支持主-從系統(tǒng)、純從系統(tǒng)、純主站系統(tǒng)、多主多從混合系統(tǒng)等幾種傳輸方式。主站系統(tǒng)、多主多從混合系統(tǒng)等幾種傳輸方式。PROFIBUS的的傳輸速率為傳輸速率為9.6Kbit/s至至12Mbit/s，最大傳輸距離在，最大傳輸距離在9.6Kbit/s下下為為1200m，在，在12Mbit/s小為小為200m，可采用中繼器延長(zhǎng)至，可采用中繼器延長(zhǎng)至10km，傳輸介質(zhì)為雙絞線或者光纜，最多可掛接傳輸介質(zhì)為雙絞線

42、或者光纜，最多可掛接127個(gè)站點(diǎn)。個(gè)站點(diǎn)。 4.4 高速伺服總線及接口高速伺服總線及接口62 PROFINET PROFINET由由PROFIBUS國際組織（國際組織（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的）推出，是新一代基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)化總線標(biāo)準(zhǔn)。作為一項(xiàng)戰(zhàn)略性的技術(shù)創(chuàng)新，自動(dòng)化總線標(biāo)準(zhǔn)。作為一項(xiàng)戰(zhàn)略性的技術(shù)創(chuàng)新，PROFINET為自動(dòng)化通信領(lǐng)域提供了一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)解決方案，其功能為自動(dòng)化通信領(lǐng)域提供了一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)解決方案，其功能包括包括8個(gè)主要的模塊，依次為實(shí)時(shí)通信、分布式現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、個(gè)主要的模塊，依次為實(shí)時(shí)通信、分布式現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、運(yùn)動(dòng)

43、控制運(yùn)動(dòng)控制、分布式自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)安裝、分布式自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)安裝、IT標(biāo)準(zhǔn)和信息安全、標(biāo)準(zhǔn)和信息安全、故障安全和過程自動(dòng)化。并且，作為跨供應(yīng)商的技術(shù)，可以故障安全和過程自動(dòng)化。并且，作為跨供應(yīng)商的技術(shù)，可以完全兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線（如完全兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線（如PROFIBUS）技）技術(shù)，保護(hù)現(xiàn)有投資。術(shù)，保護(hù)現(xiàn)有投資。 4.4 高速伺服總線及接口高速伺服總線及接口63PROFINET的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)4.4 高速伺服總線及接口高速伺服總線及接口64PROFINET的分時(shí)通信系統(tǒng)的分時(shí)通信系統(tǒng) 相互獨(dú)立的時(shí)域控制，滿足相互獨(dú)立的時(shí)域控制，滿足 實(shí)時(shí)通信和實(shí)時(shí)通信和TCP/IP

44、通信的不同要求。通信的不同要求。 精確的控制周期和同步周期（抖動(dòng)精確的控制周期和同步周期（抖動(dòng)1s）4.4 高速伺服總線及接口高速伺服總線及接口65 PROFINET 接口芯片接口芯片4.4 高速伺服總線及接口高速伺服總線及接口66 SERCOS(serial real time communication specification,串行實(shí)時(shí)通信協(xié)議串行實(shí)時(shí)通信協(xié)議)是一種用于數(shù)字伺服和傳動(dòng)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線是一種用于數(shù)字伺服和傳動(dòng)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線接口和數(shù)據(jù)交換協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與數(shù)字伺服系接口和數(shù)據(jù)交換協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與數(shù)字伺服系統(tǒng)、傳感器和可編程控制器統(tǒng)、傳感器和可編程控

45、制器I/O口之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊?？谥g的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊。1995年，年，SERCOS接口協(xié)議被批準(zhǔn)為接口協(xié)議被批準(zhǔn)為IEC1491 SYSTEM-Interface國際國際標(biāo)準(zhǔn)。在各種數(shù)控機(jī)械設(shè)備中獲得了廣泛的應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)。在各種數(shù)控機(jī)械設(shè)備中獲得了廣泛的應(yīng)用。 2、 SERCOS 1987 SERCOS I 光纖接口光纖接口 環(huán)型網(wǎng)絡(luò)環(huán)型網(wǎng)絡(luò) 2/4 Mbit/s1999 SERCOS II 光纖接口光纖接口 環(huán)型網(wǎng)絡(luò)環(huán)型網(wǎng)絡(luò) 2/4/8/16 Mbit/s 2005 SERCOS III 以太網(wǎng)接口以太網(wǎng)接口 環(huán)型環(huán)型/線型線型 100 Mbit/s （光纖（光纖/雙絞線）雙絞線）4.4 高速

46、伺服總線及接口高速伺服總線及接口67CNC - SERCOS Drive 的連接的連接4.4 高速伺服總線及接口高速伺服總線及接口68SERCOS 的報(bào)文序列的報(bào)文序列Master Sync TelegramMaster Data TelegramAxis (Drive) Telegram4.4 高速伺服總線及接口高速伺服總線及接口69SERCOS-III 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無硬件冗余無硬件冗余有硬件冗余有硬件冗余4.4 高速伺服總線及接口高速伺服總線及接口70Slave M-1RXTXRXTXSlave 1RXTXRXTXSlave NRXTXRXTXSlave M+1RXTXRXTXJJ

47、JJ.MasterMAC 1MAC 2RXTXRXTXTX UnitTXRX UnitRX只需要兩個(gè)以太網(wǎng)口，無需其他特殊硬件冗余功能冗余功能: : 防止網(wǎng)絡(luò)斷線防止網(wǎng)絡(luò)斷線4.4 高速伺服總線及接口高速伺服總線及接口71雙環(huán)雙環(huán)SERCOS-III 網(wǎng)絡(luò)的報(bào)文傳輸時(shí)序網(wǎng)絡(luò)的報(bào)文傳輸時(shí)序4.4 高速伺服總線及接口高速伺服總線及接口723. MECHATROLINKMECHATROLINK-III是安川電機(jī)于是安川電機(jī)于2007年開發(fā)基于年開發(fā)基于Ethernet物物理層的運(yùn)動(dòng)控制現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議，其通訊速率高達(dá)理層的運(yùn)動(dòng)控制現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議，其通訊速率高達(dá)100Mbps，能夠，能夠?qū)崿F(xiàn)各種控制用信息（位置、速度、力矩、實(shí)現(xiàn)各種控