GBT 18759.4-2014 机械电气设备 开放式数控系统 第4部分：硬件平台

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布IGB/T18759.4—2014 Ⅲ 12规范性引用文件 1 1 34.1概述 34.2硬件体系结构 54.3硬件平台技术要求 8 8 8 9 96接口与信号 6.1人机界面 6.2驱动装置和设备接口 6.3网络应用服务接口 7电气与环境要求 7.2电源接口 8保护和安全要求 8.1电气安全 8.2功能安全 附录A(资料性附录)开放式数控系统硬件体系结构示例 附录B(资料性附录)接口与信号示例 附录C(资料性附录)保护及安全示例 23 4 4 5图4单总线体系结构 6 6 7 Ⅱ图B.1模拟式伺服驱动装置I/O输入信号接口等效电路 图B.2模拟式伺服驱动装置I/O输出信号接口等效电路 图B.3I/O单元输入接口等效电路 20图B.4输出电流型I/O单元输出接口等效电路 21图B.5吸收电流型I/O单元输出接口等效电路 21图C.1安全回路的双环路保护 24表B.1模拟式伺服驱动装置控制接口信号定义 表B.2脉冲式伺服驱动装置控制接口信号定义 表B.3脉冲式伺服驱动装置模式选择信号定义 表B.4模拟式主轴驱动装置控制接口信号定义 表B.5脉冲式主轴驱动装置控制接口信号定义 表B.6脉冲式主轴驱动装置模式选择信号定义 表B.7I/O单元输入接口信号定义 20表B.8I/O单元输出接口信号定义 22表B.9I/O点式手持操作单元接口信号定义 22Ⅲ 第7部分：通用技术条件：本部分为GB/T18759的第4部分。1机械电气设备开放式数控系统GB/T18759的本部分规定了机械电气设备开放式数控系统硬件平台的构造方式以及各硬件模块下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引GB5226.1-2008机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件GB/T15629.3—1995信息处理系统局域网第3部分：带碰撞检测的载波侦听多址访问(CS-GB15629.11—2003信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第GB/T18759.3-2009机械电气设备开放式数控系统第3部分：总线接口与通信协议GB/T21067—2007工业机械电气设备电磁兼容通用抗扰度要求GB23313—2009工业机械电气设备电磁兼容发射限值GB28526—2012机械电气安全安全相关电气、电子和可编程电子控制系统的功能安全2一个功能组件可以选配和连接不同的功能模块实现不同的功能水准开放式数控系统中具有控制或检测功能(特定功能行为)的单元或单元集复杂指令集complexinstr3安全I/OsafetyI/0AHBAdvancedHighperformanceBusAMBAAdvancedMicrocontrollerBusArchitectureAPBAMBAPeripheralBDMIPSDhrystoneMillionInstructionsEMCElectromagneticCompHDDHardDiskDrLVDSLowVoltageDifferentialSigNCDNumericalControlDeviceNCKNumericalControPXIPCIeXtAMBA外设总线AMBA系统总线4网络通信接口网络通信接口设计和实现提供参考框架。硬件平台与外围接口关系如图1所示。开放式数控系统硬件体系结构示例参见附录A。系统根据开放式数控系统控制模式要求(如图2所示),数控系统硬件平台与控制功能关系如图3所示。NCNC编码器NC放大5NCNCNC图2(续)控制(总线)(总线)(模拟)(总线)(总线)单总线硬件体系结构如图4所示。该体系结构中包含一个或多个处理器，其中一个或多个处理器6为主设备，其余为从设备。主设备可获得总线控制权，总线通过仲裁方式响应主设备请求。从设备不能获得总线控制权，无法访问主存储器。监视器监视器处理器2(输入/输出)内部总线(ISA/PCl/…)(插补)模拟/脉冲/现场总线/工业以太网00模拟/现场总线/工业以太网处理器1(图形处理)处理器3处理器4驱动装置驱动装置驱动装置键盘图4单总线体系结构层次化多总线硬件体系结构如图5所示。该体系结构中包含多个处理器，每个处理器拥有独立的局部总线。处理器可通过各自的总线接口连接到共享(全局)总线(见图5a)]或通过外部总线与其他处理器实现通信[见图5b]]。局部总线与共享(全局)总线或外部总线一起构成层次化多总线结构。其他处理模块其他处理模块(显示、键盘等)硬盘MMC单元共享(全局)总线(ISA/PCI/…)接口PLC单元接口NCK单元局部总线局部总线处理器2存储器2其他处理模块处理器3存储器3其他处理模块模拟/现场总线/工业以太网00模拟/脉冲/现场总线/工业以太网驱动装置存储器1处理器1a)方式1图5层次化多总线体系结构7上图5(续)分布式硬件体系结构如图6所示。该体系结构由多个单独的分布式系统通过以太网、现场总线等a)方式1处理器2存储器2其他处理模块08通信接口2a模块3处理器3模块2存储器2接口2b图6(续) 9 ---鼠标接口 开放式数控系统硬件平台与外部人机接口设备的RS232接口部分应遵循RS232接口规范。开放式数控系统硬件平台与数控设备采用RS422/RS485接口互联时，应遵循RS422/RS485接口6.2.3.2基于现场总线/工业以太网的NCD接口应遵循GB/T18759.3—2009的要求。开放式数控系统硬件平台I/O单元接口示例参见附录B。6.2.5.1I/0点式手持操作单元接口开放式数控系统硬件平台采用总线式手持单元接口时，应符合国际标准或国家标准的电气接口协开放式数控系统硬件平台与光栅尺的连接接口，应符合国际标准或国家标准的电气接口协议开放式数控系统硬件平台的网络应用服务接口采用以太网连接时，应遵循GB/T15629.3—1995开放式数控系统硬件平台的网络应用服务接口采用无线连接时，应遵循GB15629.11—2003的开放式数控系统硬件平台的电磁兼容性要求应遵循GB/T21067—2007和GB23313—2009的小于10倍标称频率的真谐波的总均方根达到总电压的10%时，系统应能正常工作。开放式数控系统硬件平台电气安全设计应遵循GB5226.1—2008的要求。开放式数控系统硬件平台功能安全设计应遵循GB28526—2012的要求。保护及安全要求示例参见附录C。(资料性附录)开放式数控系统硬件体系结构示例A.1集中式体系结构示例见图A.1。总线通道842主轴2主轴1主轴2主轴1驱动装置2驱动装置8手持驱动装置驱动装置驱动装置驱动装置通道1通道8通道1LO11811图A.1集中式数控系统体系结构示例功能扩展板处理器模块功能扩展板处理器模块总线通信板预留槽3预留槽2预留槽1处理器模块电源板□D回了回装置LO单元…EQ\*jc3\*hps13\o\al(\s\up9(…),9800)n(资料性附录)接口与信号示例B.1伺服驱动装置控制接口B.1.1模拟式伺服驱动装置控制接口B.1.1.1信号定义模拟式伺服驱动装置控制接口使用模拟量信号传输速度指令，接口应具有(但不限于)表B.1定义表B.1模拟式伺服驱动装置控制接口信号定义信号方向输出AABBZZ输出输出公共端B.1.1.2技术参数B.1.1.3I/0输入信号接口等效电路模拟式伺服驱动装置控制接口所使用的I/O输入信号接口等效电路如图B.1所示。模拟式伺服驱动装置控制接口所使用的I/O输出信号接口等效电路如图B.2所示。B.1.2.1信号定义脉冲式伺服驱动装置控制接口使用脉冲信号传输位置指令，接口应具有(但不限于)表B.2定义的信号名说明信号方向输出A编码器A相信号A编码器A相信号B编码器B相信号B编码器B相信号Z编码器Z相信号信号名说明信号方向Z指令脉冲输出输出指令脉冲输出输出输出输出B.1.2.3脉冲形式表B.3脉冲式伺服驱动装置模式选择信号定义脉冲方向正脉冲负向脉冲模拟式主轴驱动装置控制接口使用模拟量信号传输速度指令，接口应具有(但不限于)表B.4定义信号方向输出输出B.2.2脉冲式主轴驱动装置控制接口B.2.2.1信号定义脉冲式主轴驱动装置控制接口使用脉冲信号传输速度指令，接口应具有(但不限于)表B.5定义的表B.5脉冲式主轴驱动装置控制接口信号定义信号名说明信号方向输出指令脉冲输出输出指令脉冲输出输出输出输出B.2.2.2技术参数编码器电源：+5V。B.2.2.3脉冲形式在数控装置内部，通过修改硬件配置参数，脉冲输出形式应允许设定为脉冲加方交三种模式(如表B.6所示)。表B.6脉冲式主轴驱动装置模式选择信号定义方向正脉冲负向脉冲B相B.2.3总线式主轴驱动装置控制接口总线式主轴驱动装置控制接口应符合国际标准或国家标准的电气接口协议规范。B.3I/0单元输入接口B.3.1I/0单元输入接口B.3.1.1I/0单元输入接口等效电路I/O单元输入接口等效电路如图B.3所示。表B.7以包含16路I/O输入信号的I/O单元为例，给出I/O单元输入接口信号定义。信号名说明信号名说明输人点1输入点9输人点11B.4.1输出电流型I/0单元输出接口输出电流型I/O单元输出接口等效电路如图B.4所示。COM-