面向數控系統的現場總線通信協議

　　高檔數控系統要實現高速高精控制，台中CNC加工這既要在內部完成大量的數據傳輸，同時CNC搪床加工還要保證通信的實時性和可靠性。本文定義了一種面向數控系統的高速現場總線通信協議，這種協議能保證數控系統中各節點之間的循環通信周期達到16ms。CNC銑床加工協議采用帶29位報文標識符的擴展幀，其通信報文形式如表1所示。CAN報文由擴展的29位標識符、1位數據類型、1位遠程發送請求、4位該幀內數據段數據長度、0~8字節數據段、16位循環冗余碼CRC、2位應答位和1位幀結尾組成。

　　CAN標識符的分配在設計通信系統應用層協議時非常重要，它決定了信息和相關的優先權及信息的等待時間，同時也影響了信息濾波適用性、合理的通信結構適用性和標識符使用的效率。報文標識符中包含有優先標記、目標地址、源地址、幀類型、幀號、保留位、結束標記，其格式如表2所示。

　　其中，優先標記(1位)是用來標記當前幀的優先級別。對於正常信息，該位置為1，對於緊急信息(如報警信息、緊急斷電等)，將該標記置0。該標記先於其他幀占用總線，在最短的時間內到達目的地址；

　　目標地址(7位)：指定該幀數據或信息所要到達的目的地；

　　源地址(7位)：指定該幀數據或信息的來源地址；在數控系統中，對每個CAN模板都設定一個地址號，用來區分不同的設備。CAN總線上的節點個數主要取決於總台中機械加工線驅動電路，目前最多可達110個。本文采用了長度為7位的目標地址和源地址，可以有128個編碼地址，完全滿足系統需要。

　　幀類型(1位)：龍門加工用來標記該幀數據場中的內容是要傳輸的數據內容還是通訊協議的控制信息；

　　幀號(8位)：是用來標記數據拆分後的幀塊序號；由於每個郵箱最多可存放8字節即64位的數據，而消息的大小不定，CNC運動控制器側輸入信號有32位，可以直接傳輸給，刀庫表信息和梯形圖程序段卻遠遠超過64位，需要分段傳輸。在傳輸超過8字節長度的數據時，按照每塊8字節對數據進行拆分，根據數據的先後順序，指定相應的幀號，從0遞增。幀號采用8位表示，取值範圍為0～255，用這種方式完全滿足本控制系統的通信需求。

　　保留(4位)：用作擴展，可以根據功能擴展的需要增加其他功能；

　　結束標記(1位)：是用來標記該數據包傳輸過程的結束。

　　CAN通信報文數據段要傳送的數據包括MST代碼、I/O信息、當前刀盤位置信息、梯形圖程序、刀庫表信息以及遠程操作面板信號。

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