《数控原理与系统》课件第6章

第6章PLC与接口技术6.1PLC的概述

6.2数控机床用PLC6.3PLC的程序编制

6.4输入/输出及其通信接口

习题

6.1PLC的概述

6.1.1PLC的特点

1.配套齐全、功能完善、通用性强

2.可靠性高、抗干扰能力强

3.编程方法简单易学

4.使用简单、调试维修方便

5.开关量控制

6.模拟量控制

7.运动控制

8.过程控制

9.通信联网

6.1.2PLC系统的组成

1.PLC的硬件结构虽然各公司生产的PLC的组成形式和功能特点各不相同，但是在结构上是基本相同的，一般由CPU模块、输入模块、输出模块和其它可选部件(或扩展单元)组成。其它的可选部件包括编程器、外存储器、扩展I/O模块、通信接口和扩展接口、人机界面以及测试设备等，它们构成了PLC的辅助组成部分。其控制系统示意图如图6-1所示。

图6-1控制系统结构简图

1)CPU模块

CPU模块主要包括微处理器(CPU芯片)和存储器两部分。

CPU是PLC的核心，它不断地采集输入信号，按照用户程序要求，在系统程序的控制下，完成预定的任务，进行程序处理并执行后从输出接口输出。同时PLC对系统状态进行监控和诊断，起到了大脑的作用。

存储器包括随机存储器RAM和只读存储器ROM，存储器用来存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其它一些信息。系统程序是厂家根据所选用的CPU的指令系统编写的，它决定了PLC的功能，通常固化在ROM中，用户不能进行修改。用户程序是根据控制要求而编写的应用程序，用户根据控制要求可以随时进行改写，所以存放在RAM中。程序运行的实时数据与计算中间变量也存放在RAM中。为了防止掉电丢失数据，一般采用具有备用电池的RAM。目前，有些PLC采用可随时读/写的闪存来取代RAM，以防止电池没电后程序丢失。

2)I/O模块

I/O模块(输入和输出模块)是过程状态和参数输入到PLC的通道以及实时控制信号输出的通道，起到了眼、耳、手和脚的功能。输入模块是程序和操作指令的入口，主要用来接收和采集输入信号，并进行匹配变换，使之成为控制器能接受的信号。输入信号有两类：一类是从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等输入的开关量信号；另一类是由电位器、热电偶、测速电机和各种变送器等输入的连续变化的模拟量信号。

开关量是指只有开和关或1和0两种状态的信号，模拟量是指连续变化的量。输出模块主要控制接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等执行器和指示灯、数显及报警装置按照输出指令控制对象动作。输出模块外接独立电源输出，有晶体管、晶闸管、继电器输出三种类型，以驱动不同形式的负载。另外，I/O模块中包含由光电耦合器、光电可控硅、小型继电器等器件组成的滤波电路、耦合电路或电平转换电路等，这样一方面使输入/输出接口有良好的抗干扰能力，另一方面也使接口能满足工业现场各类信号的匹配要求，使可编程序控制器能正常工作。

除了上述通用I/O模块外，还有特殊I/O模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块以及用于条形码识别的ASCII/BASIC模板，用于反馈控制的PID模板，用于运行控制、机械加工的高速计数模板、单轴位置控制模板、双轴位置控制模板、凸轮定位器模板、射频识别接口模板等。按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。

3)电源可编程序控制器使用220V交流电源或24V直流电源，包括为可编程序控制器各工作单元供电的开关电源及为掉电保护电路供电的后备电源。后者一般为电池。

4)底板或机架大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：在电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块；在机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。

2.PLC的分类

1)按结构型式分类按PLC的结构型式可分为整体式(也称为固定式)和模块式。整体式PLC是将电源、CPU、I/O板、显示面板、内存块、电源等这些元素组合成一个不可拆卸的整体，集中在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低的特点，一般小型PLC采用这种结构。整体式PLC由不同I/O点数的基本单元和扩展单元组成。基本单元内包括CPU、I/O接口部件、与I/O扩展单元相连的扩展口和与编程器或EPROM写入器相连的接口等。整体式PLC一般还可配备特殊功能单元，如模拟量单元和位置控制单元等。整体式结构虽然紧凑，占用空间小，但维修不便。

模块式PLC是将PLC各部分分成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块以及其它各种功能模块，使用时根据系统需要将所选的模块在框架或底板上进行安装连接。这种结构的特点是配备灵活，可根据需要选配不同模块组成一个系统，而且装配方便，便于扩展和维修。一般大中型PLC采用模块式结构。

2)按I/O点数分类按I/O点数可分为小型、中型和大型三类。小型PLC的I/O点数在256以下，其中小于64点的为超小型或微型PLC。中型PLC的I/O点数在256～2048之间。大型PLC的I/O点数在2048以上，其中I/O点数超过8192点为超大型。随着PLC技术的进步，这个分类标准也在改变，现在几万点的PLC已制成并普遍使用。

3)按功能分类按功能不同PLC可分为低档、中档、高档机三类。低档机具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能。还可能增设少量模拟量输入/输出、算术运算、远程I/O、比较、通信等功能。中档机除具有低档机的功能外，还具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、远程I/O、通信、中断处理、子程序和回路控制等功能。

高档机除具有中档机的功能外，还有符号算术运算、位逻辑运算、矩阵运算、平方根运算及其它特殊功能函数运算、表格功能、CRT显示和打印等。高档机具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制系统。一般而言，低档机多为小型机，采用整体结构；中档机可为大、中、小型机，可采用整体结构或模块结构；高档机多为大型机，采用模块结构。目前，广泛应用的多为中、低档机。

3.PLC的软件系统

1)系统程序

PLC的系统程序包括系统管理程序、用户程序编辑和指令解释程序、标准子程序、调用管理程序。系统管理程序决定系统的工作节拍，包括PLC运行管理(各种操作的时间分配安排)、存储空间管理(生成用户数据区)和系统自诊断管理(如电源、系统出错、程序语法、句法检验等)。编辑程序能将用户程序转换为内码形式以便于程序的修改和调试。解释程序能将编程语言变为机器语句以便CPU操作运行。为提高运行速度，在程序执行中某些信息处理(如I/O处理)或特殊运算等是通过调用标准子程序来完成的。

2)用户程序根据系统配置和控制要求编写的用户程序，是PLC应用于工业控制的一个重要环节。PLC的编程语言多种多样，不同的PLC厂家，以及不同系列PLC采用的编程语言不尽相同。常用的编程语言有以下几种：

(1)梯形图。梯形图是一种图形语言，由若干图形符号组成，是目前PLC应用最广、最受电气技术人员欢迎的一种编程语言。梯形图由继电器—接触器控制线路转化而来，与继电器控制原理图相似，具有形象、直观、实用的特点，如图6-2所示。

(2)语句表。语句表是一种与汇编语言类似的编程语言，它采用助记符指令，并以程序执行顺序逐句编写成语句表。用语句表编写的控制程序生成的源机器代码最短，因而执行速度最快。梯形图和指令表完成同样的控制功能，两者之间存在一定的对应关系，如图6-2所示。不同的PLC厂家使用的助记符不尽相同，所以同一梯形图写成对应的语句表也不尽相同。

图6-2梯形图与语句表

(3)高级语言。随着软件技术的发展，以及近年来为了增加PLC的运算功能和数据处理能力，方便用户，许多大中型PLC已采用高级语言来编程，如BorlandC/C＋＋语言等。上述几种编程语言中，最常用的是梯形图和语句表。

6.1.3PLC的工作原理

1.循环扫描工作方式当PLC运行时，有许多操作需要进行，但CPU不可能同时去执行多个操作，它只能按分时操作原理每一时刻执行一个操作。由于CPU的运算处理速度很高，使PLC外部出现的结果从宏观上来看似乎是同时完成的。这种分时操作的过程称为CPU的循环扫描工作方式。每扫描一个循环所用的时间，称为一个扫描周期，一般为0.1～0.2s，更快的则选用50ms或更小的扫描周期。

图6-3PLC循环顺序扫描工作流程图在执行用户程序前，PLC还应完成内部处理、通信服务与自诊断检查。在内部处理阶段，PLC检查CPU模块内部硬件是否正常，监视定时器复位以及完成其它一些内部处理。在通信服务阶段，PLC应完成与一些带处理器的智能模块或其它外设的通信，完成数据的接收和发送任务、响应编程器键入命令、更新编程器显示内存、更新时钟和特殊寄存器内容等工作。PLC具有很强的自诊断功能，如检测电源是否正常、内部硬件是否正常、程序语法是否有错等，一旦有错或异常则能根据错误类型和程度发出提示信号，甚至进行相应的出错处理，使PLC停止扫描或强制变成STOP方式。当PLC处于停止(STOP)状态时，只完成内部处理和通信服务工作。当PLC处于运行状态时，除完成内部处理和通信服务的操作外，还要完成输入处理、程序执行和输出处理工作。当PLC采用扫描工作方式时，集中采样输入、集中输出的处理速度慢，但抗干扰性好。

2.PLC执行程序的过程

PLC执行程序的过程分为三个阶段，即输入采样(输入处理)阶段、程序执行阶段、输出刷新(输出处理)阶段，如图6-4所示。

图6-4PLC用户程序扫描过程

1)输入处理阶段在这个阶段，PLC以扫描工作方式按顺序将所有输入端的输入状态(如按钮、限位开关的状态)采样并存入输入映像寄存器中。在本工作周期内，这个采样结果的内容不会改变，而且这个采样结果将在PLC执行程序时被使用。这种输入工作方式称为集中采样输入。

2)程序执行阶段在这一阶段PLC按顺序进行扫描，即从上到下、从左到右地扫描每条指令。并分别从输入映像寄存器和输出映像寄存器(即元件映像寄存器)中获得所需的数据进行运算和处理，再将程序执行的结果写入寄存执行结果的输出映像寄存器中保存。这个结果在全部程序未执行完毕之前不会送到输出端口上。

3)输出刷新阶段在所有程序执行完后，PLC将输出映像寄存器中的内容送入输出锁存器中，通过一定方式输出，驱动外部负载(如接触器、电磁阀和指示灯等)。输出锁存器的内容要等到下一个扫描周期的输出处理阶段才被刷新。这种输出工作方式称为集中采样输出。从上述PLC的工作过程可以看出：PLC工作方式的主要特点是采用周期循环扫描、集中输入与输出的方式。这种“串行”工作方式可以避免继电器控制系统触点竞争和时序失配的问题，使PLC具有可靠性高，抗干扰能力强的优点，同时也存在输出对输入在时间上的响应滞后和速度慢的缺点。但一般的工业设备，响应滞后是允许的，对某些需要I/O快速响应的设备则应采取相应措施，如在硬件设计上采用快速响应模块、高速计数模块等，目的是为了尽可能提高响应速度，满足设备使用要求。

6.2数控机床用PLC6.2.1数控机床PLC的控制对象

1.M功能的实现

M功能也称辅助功能，可以控制主轴的正反转及停止，主轴齿轮箱的变速，冷却液的开关，卡盘的夹紧和松开，以及自动换刀装置的取刀和还刀等。在数控加工程序被译码处理后，CNC系统控制软件就将辅助功能的有关编码信息通过PLC输入接口传送到PLC中相应寄存器中，然后供PLC的逻辑处理软件扫描采样，并输出处理结果，用来控制有关的执行元件。

2.S功能的实现

S功能实现主轴转速的控制。图6-5为S功能在PLC中的处理框图。D/A转换接口电路可以安排在PLC单元内，也可以安排在CNC单元中；可以由CNC或PLC单独完成，或由两者配合完成。

图6-5S功能处理框图

3.T功能的实现

T功能即为刀具功能。数控机床根据T代码，通过PLC管理刀具。

4.其它功能目前PLC在数控机床上的功能正在逐渐扩大：

(1)可通过报警文本编辑产生个性化的诊断页面；

(2)PLC直接控制坐标轴；

(3)通过PLC提供的宏参数和CNC系统参数可在PLC和零件加工程序之间传递信息，以完成某些特定功能。即PLC已经渗透到零件加工程序的编辑中去。

6.2.2数控机床的PLC

1.内装型PLC的特点

(1)其性能指标由所属的CNC装置的性能规格确定。它的硬件和软件被作为CNC装置的基本功能统一设计，具有结构紧凑、适配性强等优点。

(2)它有与CNC共用微处理器和具有专用微处理器两种类型。前者利用CNC微处理器的余力来完成PLC的功能，I/O点数较少；后者由于有独立的微处理器，多用于控制要求复杂及动作速度要求快的场合。

(3)它与CNC其它电路同装在一个机箱内，共用一个电源和地线。

(4)它的硬件电路可与CNC其它电路制作在同一块印刷电路板上，也可以单独制成一块附加印刷电路板。

(5)它对外没有单独配置的I/O接口电路，而是使用CNC装置本身的I/O接口电路。

(6)采用内装型PLC，扩大了CNC内部直接处理的窗口通信功能，可以采用梯形图编辑和传送高级控制功能，且造价低，提高了CNC的性能/价格比。

2.独立型PLC的特点

(1)可根据数控机床对控制功能的要求灵活选购或自行开发。

(2)有自己的I/O接口电路，PLC与CNC装置、PLC与机床侧的连接都通过I/O接口电路连接。PLC本身采用模块化结构，装在插板式箱内，I/O点数可通过I/O模块或插板的增减灵活配置。

(3)可以扩大CNC的控制功能，可以形成两个以上的附加轴控制。

(4)在性能价格比上不如内装型PLC。

6.3PLC的程序编制

6.3.1梯形图及语句表

1.梯形图梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。梯形图程序设计语言采用梯形图的形式描述。这种程序设计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果。每个梯级是一个因果关系。在梯级中，描述事件发生的条件表示在左面，事件发生的结果表示在右面。梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。它来源于继电器逻辑控制系统的描述。

在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉，因此，由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到了欢迎，并得到了广泛的应用。梯形图程序设计语言的特点是：

(1)与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；

(2)与原有继电器逻辑控制技术相一致，对电气技术人员来说，易于掌握和学习；

(3)与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是，梯形图中的电流不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，因此，应用时，需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待。

梯形图程序的执行顺序是由上到下，由左到右，到达梯形图结尾后再回到梯形图的开头，这样循环往复，顺序执行，如图6-6中箭头所示。首先是箭头1向下执行，然后执行第一条支路，如箭头2所示。第一条支路执行完成后，继续向下执行，如箭头3所示，再到达第二条支路，如箭头4所示。在第二条支路执行完成后，又如箭头5所示，回到程序的开头处再从箭头1处开始执行程序。

图6-6PLC程序执行顺序

2.助记符助记符程序设计语言与计算机中的汇编语言非常相似，采用助记符来表示操作功能。它具有下列特点：

(1)采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于掌握的特点；

(2)在编程器的键盘上采用助记符表示，具有便于操作的特点，可在无计算机的场合进行编程设计；

(3)与梯形图有一一对应关系。其特点与梯形图语言基本类同。

6.3.2FANUCPLC指令系统

1.概述数控机床用的FANUCPLC有PMC-A、PMC-B、PMC-D、PMC-G等多种型号，它们分别适用于不同的FANUC数控系统，组成内装式的PLC。在FANUC系列PLC中，有基本指令和功能指令两种指令，型号不同时，只是功能指令的数目有所不同，除此以外，指令系统是完全一样的。基本指令(见表6-1)只是对二进制位进行与、或、非的逻辑操作，而功能指令能完成一些特定功能的操作，而且是对二进制字节或字进行操作，也可以进行数学运算。

表6-1PMC-SA1基本指令

基本指令格式如下：

××○○○○·○指令操作码

地址号

位号

如RD100·6，RD为操作指令码，100·6为操作数据，即操作对象。它实际上是PLC内部数据存储器某一个单元中的一位，100·6表示第100号存储单元中的第6位。RD100·6执行的结果，就是把100·6这一位的数据状态“1”或“0”读出并写入结果寄存器ST0中。图6-7所示为RD指令的梯形图。

图6-7梯形图(RD)2.常用基本指令1)RD格式：RD○○○○·○

地址号位号作用：读出指定地址的信号状态(1或0)并写入到ST0。2)RDNOT格式：RD·NOT○○○○·○

地址号位号作用：将指定地址的信号状态取反后写入到ST0。3)WRT格式：WRT○○○○·○

地址号位号作用：将逻辑运算的结果，即ST0的状态输出到指定的地址。4)WRTNOT格式：WRTNOT○○○○·○

地址号位号作用：将逻辑运算的结果，即ST0的状态取反后输出到指定的地址。5)AND格式：AND○○○○·○

地址号位号作用：逻辑与。

6)ANDNOT格式：ANDNOT○○○○·○

地址号位号作用：将指定地址的信号状态取反后进行逻辑与。7)OR格式：OR○○○○·○

地址号位号作用：逻辑或。8)ORNOT格式：ORNOT○○○○·○

地址号位号作用：将指定地址的信号状态取反后进行逻辑或。

9)RD·STK

格式：RD·STK○○○○·○

地址号位号作用：将逻辑运算中间结果存入堆栈。把寄存器的内容向左移1位后，将指定地址的信号状态设置到ST0。

10)RD·NOT·STK格式：RD·NOT·STK○○○○·○

地址号位号作用：将逻辑运算中间结果存入堆栈。把寄存器的内容向左移1位后，将指定地址的信号状态取反后设置到ST0。

11)AND·STK格式：AND·STK○○○○·○地址号位号作用：将ST0和ST1的操作结果进行逻辑乘运算，结果送至ST1，并将堆栈寄存器的内容向右移1位。

12)OR·STK格式：OR·STK○○○○·○

地址号位号作用：将ST0和ST1的操作结果进行逻辑与运算，结果送至ST1，并将堆栈寄存器的内容向右移1位。

13)SET

格式：SET○○○○·○地址号位号作用：将逻辑操作结果ST0与所指地址中的内容进行逻辑和，并将结果送至相同地址。

3.常用功能指令1)MOVD作用：传送4字节数据从指定的源地址到目标地址。格式：如图6-8所示。

图6-8MOVD格式

2)TMRB作用：用作固定延时定时器。格式：如图6-9所示。

图6-9TMRB格式

3)TMRC

作用：延时定时器，可作为固定定时器，也可作为可变定时器。格式：如图6-10所示。

图6-10TMRC格式

4)DISPB作用：用于在CNC画面显示信息。与DISP相比，可显示特殊信息，如数值数据显示和中文字符显示。格式：如图6-11所示。由于系统所配置的PMC种类较多，以上仅简单介绍了PMC-SA1的一些指令，具体指令系统及其使用可参照PMC说明书，表6-2列出PMC-SA1的常用的功能指令。

图6-11DISPB格式

表6-2PMC-SA1功能指令

表6-2PMC-SA1功能指令

表6-2PMC-SA1功能指令

6.4.1数控系统对输入/输出及其通信接口的要求一般对CNC装置的输入、输出和通信有四方面的要求：其一，用户要能将数控命令和代码输入系统，系统要具备拨盘、键盘、软驱、串口、网络之类的设备；其二，须具备按程序对继电器、电机等进行控制的能力和对相关开关量(如超程、机械原点等)进行检测的能力；其三，系统由操作信息提示，用户能对系统执行情况、电机运动状态等进行监视，系统配备有LED(数码管)，CRT(阴极射线管)，LCD(液晶显示器)、TFT(薄膜晶体管)等显示接口电路；其四，随着工厂自动化(FA)及计算机集成制造系统(CIMS)的发展，CNC装置作为分布式数控系统(DNC)及柔性制造系统(FMS)的重要基础部件，应具有与DNC计算机或上级主计算机直接通信的功能或网络通信功能，以便与系统管理和集成。

6.4输入/输出及其通信接口6.4.2数控系统的接口计算机与数控加工设备的通信方式取决于数控系统的通信接口和通信协议。数控系统提供的通信接口和通信协议有以下几种：

(1)串行通信接口，如RS232、R5422、R485等。这是应用最普遍的一种通信接口，新开发的数控系统几乎都包含此类接口，它采用XON/XOFF、3964R、3964等简化通信协议。

(2)DNC接口，如FANUCDNC2接口，这种接口可实现远距离通信，具有出错反馈与在线实时修改功能，便于远程管理，但由于其结构复杂，通信软件开发难度大，价格高，因此我国很少引进。

(3)网络通信接口，主要有MAP接口、以太网接口和现场总线接口等，这类接口通信速率高、可靠性高，新开发的开放式数控系统大多具有以太网接口选件，但我国引进的数控系统中很少配备网络通信接口。

(4)MAP网采用MAP2.1和MAP3.0制造自动化协议，是目前应用较广泛的工业网，它将宽带技术、总线技术和无源工作站融为一体，从而保证信息无错传输。但当要求MAP实现与加工同步传输NC程序时，它很难达到实时性要求，这是由于MAP采用完整的七层协议，网络存取费用高、传输效率低、实时性差，因此不适宜于数控加工设备的联网。

6.4.3常见数控系统的接口

1.RS-232C常用数控机床一般都采用RS-232C接口进行数据的输入及输出，包括加工程序和机床参数等。通信距离应控制在30M以内。同时，通信参数和通信协议要设置正确，专用通信程序(程序头)齐全。在串行通信中，

广泛应用RS-232C标准。它是美国电子工业协会EIA(ElectronicIndustryAssociation)在1969年颁布的串行接口标准。RS是推荐标准(Recommendedstandard)英文一词的缩写，232是标识号，C表示修改的次数。它规定了终端设备(DTE)和通信设备(DCE)之间的信息交换的方式和功能，当今几乎每台计算机和终端设备都配备了RS-232C接口。

PLC上用的RS-232C口有三种形式：

(1)PLC的CPU单元内置RS-232C口，通信由CPU管理。

(2)PLC的CPU外设口经通信适配器转换而形成RS-232C口。

(3)PLC的通信板或通信单元上设置RS-232C口。有了RS-232C口，PLC与计算机、PLC与PLC可以通信连网。

RS-232C标准规定使用25根插针的标准连接器，并对连接器的尺寸及各插针的排列位置等都作了明确的规定。

1)带机床操作盒模式如图6-12所示，这种连接方式是20世纪90年代中期出现的模式，在当时大家还普遍使用单机传输的年代，此方式是一种创新，可以说它代表了当时我国DNC产品的最高水平。MOXAC320Turbo卡(或其它多路串行通信卡)是通过ISA(或PCI)插卡的方式与计算机连接，再通过一根带屏蔽的10芯电缆线接通信模块，每个通信模块带8个通信口，可与多个通信模块级联，最多可以8个，每个计算机又可以扩展4个ISA(或PCI)插卡，这样一台计算机最多可以扩展256个RS-232口。通信模块与计算机之间距离不能太长，一般在十几米左右。程序的上传和下载是通过操作机床操作盒来实现的(当然，数控端也还要进行相关的上传下载操作)。

图6-12带机床操作盒模式

2)新型带机床操作盒模式如图6-13所示，此模式中MOXA的多路串口服务器变为CN2516(或其它多路串口服务器)，它是一个局域网络上的一个节点，通过HUB或交换机来与NC程序管理计算机相连的，这样，它可以放在车间的任一固定位置上，大大减少了车间到计算机室之间的布线，只需一根网线即可。

图6-13新型带机床操作盒模式

3)现代模式(不带机床操作盒)如图6-14所示，此类型是在上一类型的基础上变化而来的，它去掉了机床操作盒，连接更简单，其它通信功能完全一样，甚至可以做得更强、更方便。目前市场上大部分DNC厂商提供的产品均是基于此模式的。

RS-232C接口标准传输速率较低、传输距离有限、抗噪声及抗干扰性弱等缺点。针对RS-232C的不足，出现了一些新的接口标准，RS-485就是其中之一，它具有以下特点：

(1)RS-485的接口信号电平比RS-232C低，不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。

(2)RS-485的数据最高传输速率为10Mb/s。

(3)RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力强，即抗噪声干扰性好。

图6-14不带机顶盒模式

(4)RS-485接口的最大传输距离可达3000m，且总线上允许连接多达128个收发器，即RS-485接口具有多站能力，而RS-232C接口在总线上只允许连接1个收发器，这样用户可以利用RS-485接口方便地建立起设备网络。因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等优点使其成为首选的串行接口。

2.现场总线虽然目前在数控车间DNC系统中应用最为广泛的就是RS-232C串行通信接口，但是当DNC主机连接的CNC设备比较多时，就存在着连线多、通信复杂的问题，而且串行接口可靠性差、速度低，基于这些问题，迫使人们去寻求更好的解决方案。

图6-15现场总线结构

现场总线(FieldBus)是应用在工业现场，在微机化控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，是国际上20世纪90年代蓬勃发展起来的新技术。它的应用形成了新型的网络集成式分布控制系统。它能同时满足过程控制自动化和制造自动化的需要。由于现场总线是基于数字通信的，因此在现场与控制室之间能进行多变量双向通信。为解决数据大量高速传输、实时性、通信距离等问题，就必须发展高速化数据通信技术及大量使用现场总线(FieldBus)。现场总线采用了三层网络结构——