Jasiewicz Marcin, Korowaj Marcin, Jurczyński ŁukaszM2-L13

Wraz z rozwojem obrabiarek sterowanych numerycznie (OSN) sposób wprowadzania informacji do układów sterowania zmieniał się . Do układów sterowania starszego typu, określanych skrótem NC (ang. Numerical Control) program sterujący (nazywany według PN programem operacji technologicznej POT) był przenoszony za pomocą nośników statycznych takich jak taśma perforowana lub dyskietka komputerowa.

Ogólnie współczesne układy sterowania obrabiarek typu CNC pozwalają wprowadzać informacje w różny sposób. Krótkie programy sterujące, wykorzystywane jednokrotnie, wprowadza się zwykle ręcznie bezpośrednio z pulpitu układu sterowania. Układy wyposażone w stację dyskietek pozwalają na wczytywanie programów z nośników magnetycznych czyli popularnych dyskietek komputerowych. Plik tekstowy z programem sterującym (w formacie ASCII) jest wówczas przygotowywany na zewnętrznym stanowisku komputerowym, wykorzystującym niekiedy specjalne oprogramowanie firmowe

Programy sterujące dużych rozmiarów, generowane na przykład za pomocą systemów CAD/CAM, transmitowane są zwykle poprzez złącze szeregowe RS232C za pomocą kabla łączącego komputer PC z układem CNC. W systemach obróbkowych zintegrowanych komputerowo, transmisja realizowana jest w technice stosowanej w lokalnych sieciach komputerowych LAN (ang. Local Area Network).

Współczesne układy sterowania numerycznego typu CNC (ang. Computer Numerical Control) posiadają oprócz możliwości wykorzystania nośników statycznych również możliwość wprowadzania informacji w sposób dynamiczny. Informacja zawarta w programie sterującym jest przekazywana bezpośrednio z komputera (lub komputerowej sieci lokalnej) za pośrednictwem odpowiednio przygotowanego kabla. Wymagane jest oczywiście oprogramowanie pozwalające ustawić parametry tej transmisji oraz nadzorujące jej przebieg.

Nośniki programów sterujących dla OSN w zależności od techniki zapisu informacji można podzielić następująco:1. Nośniki z zapisem trwałym:karty dziurkowane,taśmy dziurkowane,taśmy magnetyczne,taśmy filmowe.2. Nośniki z zapisem nietrwałym:tablice wtykowe,bębny magnetyczne,tarcze magnetyczne.

Taśma perforowana - tradycyjny nośnik programów. Wykonywane są z mocnego pergaminowego papieru, z tworzyw sztucznych lub folii metalowych odpornych na zużycie i przedarcie.Do zapisu programów sterujących stosowane są najczęściej dwa rodzaje kodów: kod ISO-8A i kod EIA-8B

Dyskietka, inaczej dysk miękki – dysk wymienny, przenośny nośnik magnetyczny o niewielkiej pojemności, umożliwiający zarówno odczyt jak i zapis danych.

Zalety:• Nośnik statyczny nie wymaga do przechowywania danych ciągłego dostarczania energii zewnętrznej.Wady: •Konieczne dodatkowe urządzenia do ich generowania (np. urządzenia perforujące taśmę) urządzenia do ich wczytywania•Ograniczona pojemność informacyjna•Podatność na uszkodzenia•Długość czasu przygotowania oraz czasu wczytywania

Transmisja szeregowa danych cyfrowych polega na przesyłaniu poszczególnych bitów bloku informacji (znaku, bajta, słowa itd.) po kolei, w oddzielnych odcinkach czasu. W urządzeniu nadającym blok informacji rozbijany jest na poszczególne bity, dodawane są niezbędne bity techniczne służące do organizacji transmisji, a w urządzeniu odbiorczym następuje proces odwrotny, polegający na odtworzeniu całego bloku informacji.

Istotną cechą transmisji szeregowej jest użycie do przesyłania danych jednej linii transmisyjnej. W konkretnych rozwiązaniach linią tą może być pojedynczy lub podwójny przewód elektryczny, światłowód, wydzielony kanał telekomunikacyjny itd. Ta właściwość szeregowej transmisji zadecydowała o jej powszechnym stosowaniu.

Najważniejszym problemem występującym podczas szeregowej transmisji danych jest synchronizacja nadajnika i odbiornika. Chodzi mianowicie o określenie momentów czasu, w którym odbiornik powinien interpretować stan linii danych jako reprezentujący wartości kolejnych bitów przesyłanej informacji. Aby nastąpiła prawidłowa synchronizacja obu urządzeń w ciąg bitów przesyłanej informacji włączone są dodatkowe sekwencje umożliwiające synchronizację.

W zależności od sposobu realizacji synchronizacji nadajnika i odbiornika rozróżnia się dwie metody transmisji szeregowej: asynchroniczną i synchroniczną.

Transmisja asynchroniczna służy do przesyłania pojedynczych znaków. Pomiędzy transmisją kolejnych znaków występują przerwy o czasie nie mniejszym niż czas transmisji jednego bitu (lub dwóch, w zależności od przyjętego standardu). W stanie spoczynku, kiedy znaki nie są transmitowane, linia przyjmuje stan Mark. Proces przesyłania kolejnych bitów znaku rozpoczynany jest stanem Space linii transmisyjnej utrzymywanym przez czas trwania jednego bitu. Jest to tak zwany bit startu. W tym czasie następuje proces synchronizacji układów odbiornika tzn. generacja lokalnego sygnału zegarowego umożliwiającego próbkowanie stanu linii w odpowiednich momentach. Po zakończeniu przesyłania wszystkich bitów znaku, łącznie z ewentualnym bitem parzystości, przesyłane są l lub 2 tzw. bity stopu, kiedy linia przyjmuje stan Mark, czyli stan spoczynkowy. Po tym czasie może nastąpić transmisja kolejnego znaku.

Rys. Struktura ramki danych w transmisja asynchronicznej

Transmisja asynchroniczna cechuje się tym, iż przepływ danych odbywa się w losowych momentach czasu. Może się zdarzyć, że nadajnik nadaje szybciej niż odbiornik może odbiera (np. w drukarkach z interfejsem szeregowym wydruk jest wolniejszy niż przepływ danych do drukarki) mimo stosowania mechanizmów zapobiegających temu zjawisku – np. buforów. Odbiornik powinien mieć zatem możliwość poinformowania nadajnik o konieczności chwilowego wstrzymania transmisji, np. do czasu opróżnienia bufora wydruku.

Przewidziano dwie możliwości sterowania transmisją danych:Programową – odbiornik w momencie zapełnienia bufora w stopniu bliskim 100% wysyła do nadajnika znak informujący o konieczności chwilowego wstrzymania transmisji – XOFF. Jeżeli zapełnienie bufora odbiornika zbliży się do wartości 0% wysyła on do nadajnika znak pozwalający na ponowne uruchomienie transmisji – XON. Dla przesyłu plików binarnych ta metoda nie może być stosowana (znaki sterujące XON i XOFF mogą wystąpić wśród danych). Potocznie kontrola programową nazywa się protokołem XON-XOFF.Sprzętową – wykorzystuje się dodatkowe linie przesyłowe (kontrola łącza DTR-DTS oraz RTS-CTS). W tym wypadku sterowanie może dotyczyć zarówno transmisji plików tekstowych jak i binarnych. Metoda sprzętowa charakteryzuje się ponadto większą skutecznością, stąd jest stosowana częściej niż programowa.

Transmisja synchroniczna charakteryzuje się tym, że poza sygnałami danych, pomiędzy urządzeniami końcowymi przesyłane są dodatkowo dwa sygnały zegarowe określające w nadajniku odcinki czasu, w których przesyłane są poszczególne bity bloku informacji, a w odbiorniku momenty, których należy próbkować linię danych w celu odtworzenia wartości tych bitów. Dla transmisji synchronicznej problem synchronizacji urządzeń końcowych polega na określeniu początku bloku informacji tzn. pierwszego „ważnego" bitu lub znaku tego bloku. Stosuje się tutaj przesłanie na początku bloku wybranej sekwencji bitów, która odebrana w nadajniku sygnalizuje początek bloku.

PRZYKŁAD PROGRAMU DO TRANSMISJI SZEREGOWEJ

Jako przykład aplikacji służącej do przesyłu danych poprzez łącze szeregowe przedstawiony zostanie program o nazwie RS232, dołączony do ProgMastera. Po uruchomieniu aktywna jest plansza konfiguracji parametrów transmisji (Rys. 2).

Rys. 2. Plansza konfiguracji parametrów transmisji szeregowej.