對經(jīng)濟型數(shù)控機床實行USB接口改造的實踐探索
(4)數(shù)控系統(tǒng)程序消耗率pi,即數(shù)控系統(tǒng)每秒執(zhí)行程序的位(bit)數(shù)。pi波動較大,但每個系統(tǒng)都有一個較確定的最大pi值;
(5)數(shù)控系統(tǒng)通信數(shù)據(jù)緩沖區(qū)BUFFER的大小Qi。
(6)各DNC通信前端單元數(shù)據(jù)緩沖區(qū)BUFFER的大小Si。
Si是需要優(yōu)化的量,通過建立數(shù)學模型,可以得到:
(1)
(2)
式(2)表明了DNC通信系統(tǒng)連接相同數(shù)控加工設備而又不發(fā)生通信競爭的最大數(shù)量:v、c越大,p、t越小,則m越大。如果DNC通信系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的數(shù)控加工設備臺數(shù)不滿足式(2),則該系統(tǒng)一定會出現(xiàn)通信競爭,這時只能通過降低所有或部分數(shù)控加工設備的進給速度等手段以減小加工程序的消耗率p,或者采用較高的傳輸速率,即提高v,所以采用具有較高傳輸速率的USB總線及接口可以解決DNC通信系統(tǒng)中的通信競爭問題。
二、技術(shù)分析
USB接口相對于RS232接口的優(yōu)勢在于:
(1)USB總線提供了3種不同的數(shù)據(jù)傳輸速率:1.5Mb/s的低速數(shù)據(jù)傳輸、12Mb/s的全速數(shù)據(jù)傳輸、480Mb/s的高速數(shù)據(jù)傳輸(USB2.0支持),而RS232的速率最高只有20kb/s,USB在加工曲率變化很大的曲面的時,高速數(shù)據(jù)傳輸具有明顯的優(yōu)勢。
(2)USB理論上可支持多達127個外設,相對于RS232的點對點連接,采用USB接口的系統(tǒng)有可能實現(xiàn)一臺PC控制多臺NC,從而可大大提高效率、降低成本、便于控制,更有利于實現(xiàn)協(xié)同制造。
(3)USB的有效連接距離是5m,可以通過集線器擴展連接,最多可以擴展到5級,達到30m的距離,而RS232在數(shù)據(jù)傳輸時最大距離僅為15m。Icron公司開發(fā)了Exterme USB技術(shù),更是可以將USB設備擴展到距離為500~2000m處。
(4)USB的另一個顯著特點是支持熱拔插,這種特性非常適用于生產(chǎn)布局調(diào)整頻繁的環(huán)境。試想,當需要增減NC或者NC出現(xiàn)故障需要停機維修時,可以直接將設備接入系統(tǒng),一定可使生產(chǎn)調(diào)整時間大大降低。
(5)USB還具有低價位、易使用、傳輸數(shù)據(jù)有較好的容錯性等特點。
從以上分析不難看出,數(shù)控系統(tǒng)采用USB接口是具有很多便利的,相對于RS232接口是一種技術(shù)提高。我們更進一步地提出一種便捷的中小型加工制造網(wǎng)絡的模式,如圖2所示。
圖2 采用USB接口后的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)
將經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)上的RS232接口改造成USB接口,需要從軟、硬件兩個方面進行。
1. 硬件改造
在PC端,一般時下主流機型都支持USB接口,部分高檔PC甚至支持USB2.0。對于不支持USB的PC也可以采用主板插入USB擴展卡的辦法解決。關(guān)鍵改造在于DNC接口板。一種方法是采用USB/RS232的轉(zhuǎn)換器,其結(jié)構(gòu)如圖3所示。
圖3 USB/RS232的轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)圖
評論