在计算机系统中,总线接口对整个系统的性能和功能都有直接影响,有关串行总线将逐渐取代并行总线。在数控系统中,具有开放性的 PCNC 数控系统正在取代传统形式的数控系统,并成为市场的主流产品。计算机总线结构的变革,必将影响数控系统的体系结构,串行总线的应用将极大地改变现有的传统数控系统的结构形式。

1 串行总线的优点

串行总线连接引脚数量少,连接简单,成本较低,系统可靠性高。对于高速计算机系统,串行总线比并行总线更容易使用。在并行总线中,传输数据的各个位必须处于一个时钟周期内的相同位置,频率越高,对器件的传输性能和电路结构要求越严格,系统设计难度加大,致使系统成本提高,可靠性降低。相比之下,使用串行总线时,数据的各个位是串行传输的。在串行总线设计时,既可以嵌入时钟信号作为同步信号,也可以采用锁相环的时钟恢复方式；同并行总线相比,串行总线的传输线效应比较容易处理,从而降低设计难度和系统成本。

2 国外数控系统总线接口的发展概况

在数控系统行业中,大的数控系统生产厂日本 FANUC 公司推出的15i/16i/18i/21i 系列数控系统,便是一种串行总线结构形式的数控系统。该系列数控系统以其独特的结构、优良的性能引起了关注。1990 年德国一些的 CNC 系统和伺服系统制造商 , 例如 SIEMENS 、BOSCH、AMK 等公司,与科研机构共同发起成立了 SERCOS 协会,并制订了串行实时通讯协议,以便在德国建立一个统一的CNC 系统与数字伺服系统接口标准,并开发相应的产品。1992 年4 月,该协议已经被建议作为新的标准和国际标准。目前德国已经被欧洲主要 CNC 系统和伺服系统制造商所接受, 引起国际同行业的重视。

THOMSON 公司已经取得 SERCOS 接口硬件的生产许可,生产出 SERCOS 接口控制器 SERCOS410A ASIC 芯片,供 CNC 系统和伺服系统生产厂家使用。1997 年日本也成立了 SERCOS 协会。

3 我国的现状和对策

在我国市场上,国外数控系统仍占统治地位,传统数控系统还占据着市场的绝大部分份额,中国市场成为其落后技术及库存的倾销地。虽然中华Ⅰ型、航天Ⅰ型、华中Ⅰ型等 PCNC 系统相继推出,但总体设计仍未摆脱传统数控系统的框架,成本较高,目前还难以取代传统数控系统的市场地位。但随着个人计算机及网络技术在数控系统中的应用,传统数控系统不可避免地将被更具有竞争力的串行总线计算机数控系统所取代。串行总线计算机数控系统将成为数控系统未来发展的方向,对串行总线系统结构的研究应引起我们的高度重视。在学习消化技术的基础上,尽快研究、建立有关的标准和协议,选择适用的实时操作系统,开发相应的数控软件、串行接口芯片和伺服系统,推出我国自主版权的新一代数控系统,为参与国际市场竞争打下良好的物质基础。

4 结语

串行总线计算机数控系统是数控系统的发展方向,我们不能依赖国外进口,应加强对新技术、新方法的研究,寻求发展,振兴我国数控系统产业。

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