基于無線通信技術的新型數控系統

　　對于傳統數控機床來說，通常這些設備所提供的通信接口是普通的RS-232串行接口。如何使這些設備與數控PDA 通信呢?一個經濟、快速的解決方案是，在傳統數控系統的串行接口上外接一個RS-232/802.11轉換器，將數控設備的串口RS-232信號與無線通信信號相互轉換，使之符合IEEE 802.11x通信協議。它使數控設備與無線局域網聯網，有效地擴展了數控設備的聯網通信能力，并且最終使固定的數控設備可以與自由移控動的數控PDA實現無線通信。

　　總而言之一種基于IEEE 802.11協議下的無線串口是網絡環境下的數字化制造的重要趨勢。其無線通信結構見圖5所示。二者間無線通信的實現，實際上可以看作是用無線模塊替代有線串口連接，亦既將兩個無線模塊組成的無線信道看成是一個兩端口的設備。對兩設備而言，串口通信時有線連接與無線連接的端子對應關系是一樣的。用無線信道替代有線連接的通信程序編制也基本相同。但需要注意以下幾點：

　　（1） 在有線連接的通信程序中串口幀格式、串口速率可任意設置。連接線本身對上述兩個參數無限制。而在無線模塊中這兩個參數為一固定值，因此這兩個參數要與無線模塊的設置一致。

　　（2） 有線連接時，發端發出數據的時刻與收端收到數據的時刻無時間間隔。而無線模塊在發送數據時要進行收發轉換及時鐘同步，所以在無線通信時主設備發出數據的時刻與從設備收到數據的時刻有時間間隔。

　　（3） 有線連接時串口通信是全雙工的。無線模塊的通信是雙向半雙工的。因此在通信編程時應進行控制將收發的時間錯開。

　　對于當代的開放式數控系統來說，可以在通用的操作系統支持下實現標準的和功能強大的無線通信。目前國內外的開放式數控系統所采用的操作系統，一種是基于DOS，另一種是基于Windows98/NT。DOS 是運行于16 位實模式下的單任務操作系統，實時性好，但受16位實模式的限制，難以實現高效可靠的網絡尤其是無線網絡通信的要求;Windows98/NT 功能強大，但體系結構龐大，實時性差，不能滿足數控要求。Windows CE.NET 是微軟推出的新一代嵌入式操作系統，具有較強的實時性，兼備DOS 和Windows 的優點，“小而精”，是完全開放的模塊化體系結構，支持藍牙和802.11x無線通信協議以及友好的圖形界面。考慮到Microsoft公司的產品有更多技術支持和可利用的資源，結合我們幾年的研究基礎和應用經驗，因此我們選其作為新型數控系統的嵌入式機床控制器的操作系統平臺。硬件采用104總線的工業控制主板加802.11x無線網卡，實現與數控PDA 無線模塊的無線通信。

　　2.3 STR-6無線數據傳輸模塊介紹

　　我們選用上海桑博科技有限公司生產的STR-6無線收發模塊作為實現數控PDA 與傳統數控機床的RS-232串口的無線通信。它具有微功率發射、高抗擾能力和低誤碼率、傳輸距離遠、多信道、大緩沖區等優點。它提供標準的RS- 232，RS-485和UART/TTL 電平3 種接口方式，可直接與計算機、用戶的RS-485 設備、單片機或其他UART 器件連接使用。利用兩臺連有STR-6無線收發模塊的計算機可以在相距500 米距離以內實現無線傳輸功能。無線模塊的工作原理圖如圖6 所示。

　　STR -6無線收發模塊通信實現方法：無線模塊A在發送數據之前首先發送握手信號給對方無線模塊B，無線模塊B 收到握手信號后反饋一個應答信號。若無線模塊A收不到正確的反饋應答信號，表明雙方沒有正常建立無線通信連接，無線模塊A 則繼續發送握手信號直到收到反饋信號為止。無線模塊A 收到反饋信號后開始發送數據。無線模塊B 根據所接受的信息，將數據存儲在用戶所指定的路徑下，完成整個無線通信過程。

　　結論

　　車間數字化是企業制造數字化和信息化的重要基礎環節，也是我們所面臨的一個難點。企求排除人的參與，完全依靠計算機和自動化技術實現制造業數字化和信息化是不現實的。只有通過把當前無線與移動通信技術引入到制造業中，實現隨時隨地的信息獲取和人機溝通，把人的智能和機器的智能無縫的結合起來，形成一個以人為中心的人機協同的制造模式，才能真正實現這個目標。采用無線通信技術的具有數控PDA 功能的新型數控系統的研制，將為實現這種嶄新的制造模式打下堅實的基礎。