在計算機系統中,總線接口對整個系統的性能和功能都有直接影響,有關專家預測串行總線將逐漸取代并行總線。在數控系統中,具有開放性的 PCNC 數控系統正在取代傳統形式的數控系統,并成為市場的主流產品。計算機總線結構的變革,必將影響數控系統的體系結構,串行總線的應用將極大地改變現有的傳統數控系統的結構形式。
1 串行總線的優點
串行總線連接引腳數量少,連接簡單,成本較低,系統可靠性高。對于高速計算機系統,串行總線比并行總線更容易使用。在并行總線中,傳輸數據的各個位必須處于一個時鐘周期內的相同位置,頻率越高,對器件的傳輸性能和電路結構要求越嚴格,系統設計難度加大,致使系統成本提高,可靠性降低。相比之下,使用串行總線時,數據的各個位是串行傳輸的。在串行總線設計時,既可以嵌入時鐘信號作為同步信號,也可以采用鎖相環的時鐘恢復方式;同并行總線相比,串行總線的傳輸線效應比較容易處理,從而降低設計難度和系統成本。
2 國外數控系統總線接口的發展概況
在數控系統行業中,世界上最大的數控系統生產廠日本 FANUC 公司推出的15i/16i/18i/21i 系列數控系統,便是一種串行總線結構形式的數控系統。該系列數控系統以其獨特的結構、優良的性能引起了關注。1990 年德國一些著名的 CNC 系統和伺服系統制造商 , 例如 SIEMENS 、BOSCH、AMK 等公司,與科研機構共同發起成立了 SERCOS 協會,并制訂了串行實時通訊協議,以便在德國建立一個統一的CNC 系統與數字伺服系統接口標準,并開發相應的產品。1992 年4 月,該協議已經被建議作為新的標準和國際標準。目前德國已經被歐洲主要 CNC 系統和伺服系統制造商所接受, 引起國際同行業的重視。
THOMSON 公司已經取得 SERCOS 接口硬件的生產許可,生產出 SERCOS 接口控制器 SERCOS410A ASIC 芯片,供 CNC 系統和伺服系統生產廠家使用。1997 年日本也成立了 SERCOS 協會。
3 我國的現狀和對策
在我國市場上,國外數控系統仍占統治地位,傳統數控系統還占據著市場的絕大部分份額,中國市場成為其落后技術及庫存的傾銷地。雖然中華Ⅰ型、航天Ⅰ型、華中Ⅰ型等 PCNC 系統相繼推出,但總體設計仍未擺脫傳統數控系統的框架,成本較高,目前還難以取代傳統數控系統的市場地位。但隨著個人計算機及網絡技術在數控系統中的應用,傳統數控系統不可避免地將被更具有競爭力的串行總線計算機數控系統所取代。串行總線計算機數控系統將成為數控系統未來發展的方向,對串行總線系統結構的研究應引起我們的高度重視。在學習消化國外先進技術的基礎上,盡快研究、建立有關的標準和協議,選擇適用的實時操作系統,開發相應的數控軟件、串行接口芯片和伺服系統,推出我國自主版權的新一代數控系統,為參與國際市場競爭打下良好的物質基礎。
4 結語
串行總線計算機數控系統是數控系統的發展方向,我們不能完全依賴國外進口,應加強對新技術、新方法的研究,尋求發展,振興我國數控系統產業。
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