对经济型数控机床实行 USB 接口改造的实践探索

针对数控加工中复杂曲面的大数据量传输速度慢，造成通信竞争的缺陷，本文提出了在

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数控系统中的上位计算机与数控机床之间采用一种新的接口

USB 接口来改造经济型

数控机床的思想，并对相应的软硬件的改进进行了论证。文中指出了数控机床实现 USB
接口的方法，并给出了在 Windows 系统下的 USB 驱动程序。由于采用 USB 接口后数据的
传输显著加快了，同时提高了经济型数控与 PC 相配置的灵活性和多样性，从而为经济型
数控机床拓展了网络功能，解决了网络化制造中因传输速率慢而导致的数据通信竞争的

 

问题。一、问题的提出
随着网络时代的到来，机械制造行业也面临着如何适应网络化制造的问题。于是将计算机
技术、网络技术和传统的控制技术相结合，以采用 PC 为主控制器的数控系统正日益成为
机械制造领域的热点。PC

 

化数控可以分为三种类型，下面我们分别予以介绍。

1.NC

 

板插入型

这种数控系统是指将数控的核心功能板卡化，并将其插入 PC 的扩展槽中。PC 负责实现用
户接口、文件管理以及通信等功能，NC 板则负责机床的运动控制和开关量控制。
2.软件 CNC

 

型

软件 CNC 可以理解为用 PC 的概念和手段实现 CNC 的功能。这种 CNC 装置的主体是 PC
机，充分利用了 PC 的不断提高的计算速度、不断扩大的存储量和性能不断优化的操作系
统，实现机床控制中的运动轨迹控制和开关量逻辑控制。目前这一方案还有许多问题尚待
解决，还停留在实验室研究阶段。
3.将 PC 板嵌入 CNC

 

中

这是目前广泛采用的数控系统。通过 CNC 上的前端接口与 PC 相连，这虽燃是一种折中的
方案，但可以继承原有的成熟的 CNC 技术，同时又得到了 PC 的柔性与开放性。
本文所讨论的 USB 接口技术正是基于这种数控系统。这种连接数控设备与上位控制计算
机的基本方法称为 DNC 技术，是构成网络化制造的最基本的一项应用技术。我国早期的
经济数控系统大多由单板机改装而成，需外接一个 DNC 接口板才能实现基本的 DNC(下
传 NC 程序)功能，如图 1 所示。

图 1 

 

经济型数控系统的基本通信接口

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.录音接口，该接口为日本产老式经济型数控系统的通信接口。
2.纸带阅读机输入接口和纸带穿孔机输出接口。早期引进的数控系统通常具备该接口，如
FANUC 7M

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系统。新开发的数控系统己基本淘汰了此接口，但我国企业中还有 定数量包

含此接口的数控加工设备。
3.异步串行通信接口，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、简化 3964 等通信协议。
4.接口，如 FANUC DNC2 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