RS422在数控机床联网中的应用

数控机床是集计算机技术、自动控制技术、机械制造技术于一体的产物；是实现柔性制造的基本单元。数控机床可以直接用CAD、CAM生成的加工程序加工机械零件。复杂机械零件的加工程序往往非常庞大。通常由计算机通过RS232接口输入数控机床的控制系统――CNC。由于RS232自身特点，传输距离不长，在工厂环境中，存在复杂的干扰，即使使用较短的连线，也经常传输出错，甚至无法传输。加工程序数据出错，不仅会导致加工零件报废，有时还会使机床遭到破坏。

解决上述问题，可将RS232传输方式改为RS422传输方式。RS422传输方式大大减少数据误码，延长通讯距离，并可实现多台数控机床共享一台计算机。

1 RS232与RS422

RS232是个人计算机(PC)标准串行通讯接口。RS232标准规定，驱动器允许2500pf的电容负载，通讯距离受到此规定的限制。RS232属于单端信号传输(见图1)，存在共地噪声和不能抑制共模干扰问题，造成通讯不可靠。在存在强干扰源的环境中，不可靠问题尤为突出。

RS422是在通讯距离为几十米到几千米时，广泛采用的全双工的通讯方式。RS422是采用平衡发送、差分接受的方式，使用两对屏蔽双绞线连接(见图2)，因此具有抑制共模干扰的能力。接受器具有很高的灵敏度，能检测低达200mV的电压，所以传输信号可以在很远处得到恢复。

2 单个CNC与PC通过RS422的连接

2.1 硬件连接

多数CNC系统都具有RS422接口，但都在CNC内部控制箱或控制板上，没有连到机床外部机箱上。这个RS422接口可以找出来直接利用。PC一般都不具有RS422接口，可以通过购买具有RS422接口的板进行扩充，也可以做一个转接板，实现RS232到RS422的转换。

使用MAX202实现RS232到TTL电平的变换(见图3)，MAX202内部有电源变换电路，使用单一+5V电源就可以实现RS232到TTL电平的变换；用MAX490E实现TTL到RS422信号的转换，MAX490E具有±15KV ESD 保护，能有效防止静电对接口芯片的破坏。加装接口板可以有效保护PC机RS232接口不受意外损坏。接口板工作电流很小，电源可以从PC的USB口取得。

2.2软件设置
CNC有许多参数用于控制通讯。为了减少连线，电路没有连接硬件握手信号线，所以应将CNC与PC握手方式改为软件握手(XON、XOFF方式)；由于RS422抗干扰能力很强，可以将通讯波特率设置到最高值，提高通讯速度；将CNC数据输入口(Input Device)改为RS422。PC软件也作相应调整，保持与CNC一致。

3 多台CNC与PC通过RS422的连接

有多台CNC时，可以在PC的每个RS232接口都加一个图3转接板实现与CNC连接，一般PC只有二个RS232接口，只能连接两台CNC，PC利用率很低。对图3转接板作一定修改就可以实现用一个串口连接多台CNC(见图4)。

通过图4转接板，可以实现一个串口与四台CNC的连接。这种连接唯一限制是PC只能分时与不同的CNC通讯。图4中不进行数据传输的CNC串口输出为1(CNC不开机时，由上拉、下拉电阻保证差分输出为1)，与正在传输的CNC信号相与输出仍然是正在传输的CNC信号，因此正在传输的CNC信号可以发送到PC。PC发送信号时，所有CNC都能接受到PC传送的数据，但不处于数据传输状态的CNC将自动丢弃PC发来的数据。如果需要连接更多的CNC，可以根据上述原理，增加与门和MAX490E进行扩充。
软件设置类似于单台连接。多数PC传输软件均能针对不同CNC作不同设置，并保存到文件中。调入不同的设置文件，就可以实现对串口作不同的设置，因此尽管使用同一串口仍然可以对不同的CNC作不同的参数设置。

4结束语

用一台PC可以实现与多台CNC连接，改变了每台数控机床都必须配一台计算机的联网模式，提供了一种廉价而有效CNC联网方式。RS422传输方式允许较长距离的传输，每个数控加工车间只要配备一到二台计算机就可以满足需要。计算机通过局域网可以和其他计算机和工作站连接，不仅实现零件加工程序网上传输，而且实现了CAD、CAM、零件加工程序等资源的共享。

参考文献
1 MAXIM 产品资料全集. CDROM. 2000
2 郭文加. RS-485收发器及组网中的有关问题. 电子技术应用. 1998,(1)(end)