RS-485網(wǎng)絡(luò)在數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用

RS-485在電力系統(tǒng)及工業(yè)自動(dòng)化中有廣泛的應(yīng)用，木文介紹通過RS-485網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)方式，木方法也可為電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的串行通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)提供參考。

1 數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)采用一臺(tái)控制卞機(jī)(計(jì)算機(jī))與幾臺(tái)不同的數(shù)控機(jī)床，通過RS-485網(wǎng)絡(luò)形成卞從型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。控制卞機(jī)根據(jù)不同的任務(wù)安排，把數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的數(shù)控機(jī)床，同時(shí)控制卞機(jī)根據(jù)數(shù)控機(jī)床的請(qǐng)求狀態(tài)，把數(shù)控機(jī)床的數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī)中。因大多數(shù)的計(jì)算機(jī)和數(shù)控機(jī)床都只有RS-232串口，須設(shè)計(jì)RS-232/RS-485接口轉(zhuǎn)換電路，把計(jì)算機(jī)和數(shù)控機(jī)床的RS-232通信信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS-485信號(hào)。這樣，計(jì)算機(jī)和多臺(tái)數(shù)控機(jī)床就通過 RS-485總線聯(lián)網(wǎng)。其聯(lián)接結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)需多個(gè)RS-232/RS-485接口轉(zhuǎn)換器.考慮到大部分計(jì)算機(jī)和數(shù)控機(jī)床的通信端口為9芯D型插頭，在串行通信時(shí)，通常只使用其中的RTS , RXD , TXD與GND 4個(gè)端子，利用光電禍合器的隔離特性和RS - 232工作時(shí)RTS線與TXD線之間的電平關(guān)系，采用美國TI公司生產(chǎn)的RS - 485接口芯片SN75LBC184，設(shè)計(jì)了一種實(shí)用RS - 232 / RS -485轉(zhuǎn)換器，其電路如圖2所示。

圖中RS - 485接口芯片SN75LBC 184在發(fā)送使能端DE為高電平，接收使能端RE為低電平時(shí)，作為發(fā)送器使用;接收使能RE為高電平，發(fā)送使能端DE為低電平時(shí)，作為接收器使用。該電路還使用了3片光電禍合器TLP521-1進(jìn)行隔離，這使PC機(jī)與SN75LBC184之間完全沒有了電的聯(lián)系，從而提高了工作的可靠性。

當(dāng)RS-232的RTS端為邏輯電平1(-12 V)時(shí)，光電禍合器的發(fā)光一極管不發(fā)光，光敏二極管不導(dǎo)通，輸出端為TTL邏輯電平1(+5 V)，此時(shí)選中RS-485的DE端允許RS - 485接收，這樣，RS-232的TXD端就可以發(fā)送數(shù)據(jù)(工作邏輯與RTS端相似)。當(dāng)RS-232的RTS端為邏輯電平0(+12 V)時(shí)，光電禍合器的發(fā)光一極管發(fā)光，光敏二極管導(dǎo)通，輸出端為TTL邏輯電平0(0 V)，此時(shí)選中RS-485的RE端允許RS - 485發(fā)送，RS-232的RXD端就可以接受 RS - 485網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。當(dāng)RS - 485的R端輸出為邏輯電平1時(shí)，光電禍合器發(fā)光一極管不發(fā)光，光敏二極管不導(dǎo)通，這樣，在RS-232輸出停止時(shí)，其TXD電平為-12 V，電容被充電到-12 V以使其輸出也變成-12 V,即邏輯電平1;當(dāng)其輸出為邏輯電平0時(shí)，光電禍合器發(fā)光一極管發(fā)光，光敏二極管導(dǎo)通，這時(shí)，其輸出為+SV，也在RS-232邏輯電平0的范圍之內(nèi)，即為邏輯電平0。

3 通信軟件設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)卞控?cái)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)軟件安裝在計(jì)算機(jī)端，由于數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)傳輸軟件是固化在數(shù)控機(jī)床的控制器中，不需要特別的編程，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)根據(jù)通信要求設(shè)置通信參數(shù)，計(jì)算機(jī)端與其設(shè)置相同，由于不同的數(shù)控機(jī)床采用的通信方式即握手信號(hào)與幀格式不一樣，因此，數(shù)據(jù)傳輸軟件設(shè)計(jì)必須根據(jù)不同的數(shù)控機(jī)床采用不同握手信號(hào)。通常實(shí)現(xiàn)串行通信有多種方法，如利用調(diào)用Win

3.1 MSComm ActiveX控件介紹

Borland C++ Builder作為新一代的可視化編程工具，提供了大量的封裝好各種功能的VCL控件庫以便快速編程，遺憾的是并沒有直接提供串口通信功能的VCL控件; 而微軟公司提供的MSCommActiveX控制將串行通信的大部分操作都封裝到控件內(nèi)部，為編程者提供了簡(jiǎn)化的Windows卜的串行通信編程，通過導(dǎo)入微軟MSComm控制，C++ Builder也能方便地實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)串口通信編程，為應(yīng)用程序提供串行通信功能。

MSComm控件提供卜列兩種處理通信的方式:事件馭動(dòng)通信方式和查詢方式。事件馭動(dòng)通信是處理串行端口交互作用的一種非常有效的方法。在許多情況卜，在事件發(fā)生時(shí)需要得到通知，例如:在CD (Carrier Detect)或RTS ( Request to Send)線上一個(gè)字符到達(dá)或一個(gè)變化發(fā)生時(shí)，可利用MSComm控件的OnComm事件捕獲并處理這些通信事件。OnComm事件還可以檢查和處理通信錯(cuò)誤。查詢方式是在程序的每個(gè)關(guān)鍵功能之后，通過檢查CommEvent屬性的值查詢事件和錯(cuò)誤。MSComm控件的屬性 InBuf'ferCount()和Out2BufferCount()就用于串口的查詢方式?？赏ㄟ^Set2CommEvent(函數(shù)設(shè)置串口要響應(yīng)的事件，當(dāng)響應(yīng)事件或串口錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)會(huì)激活OnComm)事件，在OnComm)中添加相應(yīng)的程序，即可實(shí)現(xiàn)類似DOS中斷的串口處理程序。每個(gè)使用的MSComm控件對(duì)應(yīng)著一個(gè)串行端口。如果應(yīng)用程序需要訪問多個(gè)串行端口.必須使用多個(gè)MSComm控件。可以在Windows“控制而板”中改變端口地址和中斷地址。

3.2 計(jì)算機(jī)與數(shù)控機(jī)床通信程序編寫

首先，把MSComm控件安裝入C++ Builder的集成開發(fā)環(huán)境，通過C++ Builder菜單項(xiàng)的“Component項(xiàng)卜的“Import ActiveX Control，裝入C++ Builder控件板的AetiveX組中。其次，為了用該控件控制一個(gè)串口進(jìn)行通信操作，還必須在相應(yīng)程序中插入該控件。為此，在程序的某個(gè)C++ Builder的Form中插入MSComm控件，控件名為MSComml(可以更改此名)，在程序中對(duì)串口的各種操作可通過MSComml實(shí)現(xiàn)。為了得到MSComm控件的有關(guān)參數(shù)，可以在控件上按F1鍵查詢，或參閱有關(guān)的Visual C++與Vi-sual書籍。

數(shù)控機(jī)床通過軟件、硬件握手方式與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，為此，在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸通信程序編制上，采用查詢的通信方式。在對(duì)木次通信任務(wù)中，可通過SetCommEvent函數(shù)設(shè)置串口要響應(yīng)的事件。木設(shè)計(jì)把計(jì)算機(jī)串口每接收一幀數(shù)據(jù)設(shè)置為串口要響應(yīng)的事件，也即EV2RXFLAG事件。這是 WindowsAPI函數(shù)中的一個(gè)基木事件。通過它去激活OnComm，在OnComm)消息處理函數(shù)中可加入處理代碼，判斷是否是所需要的數(shù)據(jù)，并作出相應(yīng)的處理，如顯示、存盤、分析等。卜而簡(jiǎn)要給出事件馭動(dòng)方式接收數(shù)控機(jī)床發(fā)送數(shù)據(jù)的程序源代碼。計(jì)算機(jī)串口各參數(shù)設(shè)置，如波特率、校驗(yàn)及數(shù)據(jù)格式等，必須與數(shù)控機(jī)床完全一致，否則兩者之間的通信無法正常進(jìn)行。設(shè)置計(jì)算機(jī)串口參數(shù)的初始化程序如下: