国家标准 GB/T18759.4一2014 机械电气设备开放式数控系统第4部分;硬件平台 Electriealequipmentofmachines一Opennumeriealcontrolsystem- Part4:Hardwareplatform 2014-09-03发布 2015-02-01实施国家质量监督检验检疫总局发布国家标准化管理委员会国家标准

GB/T18759.4一2014 目次前言范围规范性引用文件术语、定义、符号及缩略语硬件平台结构 4.1概述 4.2硬件体系结构 4.3硬件平台技术要求计算子系统 5.1核心处理器 5.2处理器模块 5.3内部连接形式接口与信号 6.1人机界面 12 6.2驱动装置和设备接口 " 6.3网络应用服务接口电气与环境要求 1" 7.1电磁兼容性(EMC)要求 1" 7.2电源接口 # 保护和安全要求 8.1 电气安全 8.2功能安全 3 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)保护及安全示例图1硬件平台与外围接口关系图2开放式数控系统控制模式图3硬件平台与控制功能关系图4单总线体系结构图5层次化多总线体系结构图6分布式体系结构图7硬件平台的背板连接方式 1C 图A.1集中式数控系统体系结构示例 15 图A.2分布式数控系统体系结构示例
GB/T18759.4一2014 图B.1模拟式伺服驱动装置1/0输人信号接口等效电路图B.2模拟式伺服驱动装置I/0输出信号接口等效电路 20 图B.31/O单元输人接口等效电路图B.4输出电流型1/0单元输出接口等效电路图B.5吸收电流型1/单元输出接口等效电路 *** 图C.1安全回路的双环路保护表B.1模拟式伺服驱动装置控制接口信号定义 I6 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 8 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单元输人接口信号定义 20 表B.8I/o单元输出接口信号定义 22 表B.91/O点式手持操作单元接口信号定义 22
GB/T18759.4一2014 前言 GB/T18759《机械电气设备开放式数控系统》分为如下几部分 -第1部分:总则; 第2部分:体系结构; 第3部分:总线接口与通信协议; 第4部分;硬件平台; 第5部分;软件平台第6部分网络接口与通信协议; 第7部分;通用技术条件第8部分;试验与验收本部分为GB/T18759的第4部分本部分按照GB/T1.12009给出的规则起草本部分由机械工业联合会提出本部分由全国工业机械电气系统标准化技术委员会(sAc/TC231)归口本部分负责起草单位;科学院沈阳计算技术研究所有限公司,国家机床质量监督检验中心本部分参加起草单位;广州数控设备有限公司北京凯恩帝数控技术有限责任公司、沈阳高精数控技术有限公司,武汉华中数控股份有限公司,北京航天数控系统有限公司,大连光洋数控技术有限公司、上海交通大学北京航空航天大学、山东大学,浙江大学、沈阳机床(集团)有限责任公司、杭州机床集团有限公司、北京易能立方科技有限公司本部分主要起草人;于东、黄祖广,陶耀东、尹震宇、赵钦志、杨堂勇、杨洪丽,杜瑞芳,王健、刘艳强、王宇晗、张承瑞、冯冬芹、化春雷、陈建明、陈虎、任清荣、胡毅、薛瑞娟 m

GB/T18759.4一2014 机械电气设备开放式数控系统第4部分:硬件平台范围 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之间的连接规范,目的在于为开放式数控系统硬件平台的分析,设计和实现提供参考框架,确保硬件平台满足机械电气设备数控系统开放要求本部分适用于金属加工机械、纺织机械印刷机械、缝制机械、塑料和橡胶机械、木工机械等电气设备用的开放式数控系统其他工业机械设备用的开放式数控系统亦可参照执行规范性引用文件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用文件,仅注日期的版本适用于本文件凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB5226.1一2008机械电气安全机械电气设备第1部分;通用技术条件 GB/T15629.3一1995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 MA/CD)的访问方法和物理层规范 GB15629.11一2003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 11部分;无线局域网媒体访问控制和物理层规范 GB/T18759.3一2009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/T21067一2007工业机械电气设备电磁兼容通用抗扰度要求 GB233132009工业机械电气设备电磁兼容发射限值 GB285262012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术语、定义、符号及缩略语 3.1术语和定义下列术语和定义适用于本文件 3.1.1 开放式数控系统opennumeriealcontrolsystem 应用软件构筑于遵循公开性、可扩展性,兼容性原则的系统平台之上的数控系统,使应用软件具可移植性、互操作性和人机界面的一致性 [GB/T18759.12002,3.1 3.1.2 platform hardware 硬件平台软件平台和应用软件运行的基础部件,处于基本体系结构的最底层 [GB/T18759.1一2002,3.4打
GB/T18759.4一2014 3.1.3 软件平台soft wareplatform 应用软件运行的基础部件,处于基本体系结构的硬件平台和应用软件之间 [GB/T18759.l一2002,3.5] 3.1.4 功能单元funetionalumit 能够完成特定任务的硬件实体,或软件实体,或硬件实体和软件实体 [GB/T18759.1一2002,3.9] 3.1.5 功能模块funetiomalmodule 功能组件中的基础单冗,用来实现功能组件中各功能的模块,它是一个独立的功能块,具有标志的数据接口 -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模块可以通过系统配置直接嵌人NC平台,并被通信系统访问用户在对模块进行开发时,对外接口应符合所属模块的数据接口定义,以便实现“即插即用”,其内部实现被封装,并允许加许可证 [GB/T18759.22006,3.2] 3.1.6 功能组件funetionalcomponent 控制器的独立组成部分,实现一类独立的功能 [GB/T18759.22006,3.3 3.1.7 装置/设备 device 开放式数控系统中具有控制或检测功能(特定功能行为)的单元或单元集合,如数控装置、驱动装置、I/装置、检测装置 [GB/T18759.32009,3.1 3.1.8 精简指令集reducedinstruetionsetcomputing;RIsc -种中央处理器的指令集架构,每条指令均采用标准字长,执行时间短,中央处理器的实现细节对机器级程序可见 3.1.9 复杂指令集complexinstructionsetcoputing;CIsc -种中央处理器指令集架构,单一指令中可执行诸如内存读取,储存、计算等若干操作 3.1.10 核心处理器kernelCPU 开放式数控系统硬件平台中,完成运动控制,PLc,解释器等主要数控控制功能的处理器 3.1.11 处理器模块proeessormodule 核心处理器所在的电路板单元 3.1.12 数控设备 numericalc0ntroldevice 数控系统中除数控装置和驱动装置以外的其他设备,包括;1/0单元,操作站,光栅尺,编码器,视觉传感器,激光传感器等
GB/T18759.4一2014 3.1.13 背板连接 bckplaneconnection 处理器模块与功能单元采用印刷电路板的连接方式 3.1.14 直接连接directconnection 处理器模块与功能单元间采用板间连接器的连接方式 3.1.15 安全I/osafetyI/o 在异常情况下能执行预定安全操作的1/O 3.1.16 安全回路snfetyloop 连接安全1/0等设备的电气回路 3.2符号及缩略语下列符号及缩略语适用于本文件高性能总线 AHB AdvancedHighperformanceBus 高级微控制器总线结构 AMBA AdvancedMicrocontrollerBusArchitecture AMBA外设总线 APBB AMBAPeripheralBu9 ASE AMBA系统总线 AMBASystemBus caD 计算机辅助设计 ComputerAidedDesign cA 计算机辅助制造 ComputerAidedManufacturing C 计算机数字控制 Computer umericalControl CR1 紧凑型PC CompactPeripheralComponentInterconnect o hrystoneMillonlnstruetionsPerSecond 每秒百万条整数指令 DMIPS tibilit Ele EMC 电磁兼容 llectromagneticCompatt o EPIc Eml 面向工业计算的嵌人式平台 beddedPlatformforlhndustrialcomputing ER EnterpriseResourse Planning" 企业资源计划 Er EmbeddedTeehnologyeXtendedl 嵌人式技术扩展 GeneralPurposeInput Output 通用目标输人/输出 cPo MD HardDiskDrive 硬盘驱动器低压差分信号 LowVoltageDifferentialSignaling" 制造执行系统 ManufacturingExecutionSystem 每秒百万条指令 MillionlInstructionsPerSecond C 人机控制 ManMachineControl 数值控制外设 NumericalControlDevice 数值控制核心 NumericalControlKernel " 开放式数控系统 OpenNumeriealControlsystem PLC 可编程逻辑控制器 ProgrammablelLogicController PXT PCIeXtensionsforlnstrumentation 面向仪器设备的PCI扩展硬件平台结构 4.1概述本章描述了开放式数控系统硬件体系结构及构造方式,规定了各功能单元(硬件模块)间的连接和
GB/T18759.4一2014 约束关系,包括;系统拓扑关系、层次关系、通信行为关系、层次间协议与服务关系等,以便为系统分析、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 开放式数控系统硬件平台模拟/数字/脉冲终端接口驱动装置人机界面现场意线 (针算平白功能模块和各尖按包括包括: 显示驱动装置编码器、光棚尺限位开关鼠标视觉传感器轨迹球激光传感器触摸板数字Io 网络应用服务模拟Io 智能传城器手持操作单元操作面板包括 .. ecAD/CAM系统制造执行系统(MES) 企业资源计划系统(在RPy 车间层管理系统分布式文件系统图1硬件平台与外围接口关系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 NC 驱动帖置运动程序功率拟洲位置环速度环电流环电机接插补器放大编码器模拟式或脉冲式 N 驱动装置运动程序功率总线接口速度坏电流环电机位置环插补器放大编码器总线式(方式1 图2开放式数控系统控制模式
GB/T18759.4一2014 NC 驱动装置运动程序总线接口功率位置环速度环电流环电机插补器放大编码器总线式(方式2) NC 驱动装置运动程序总线接口功率位置环速度环电流环电机插补器放大编码器总线式(方式3) Nc 驱动装置运动程序总线接口功率位置环速度环电流环电机插补器放大编码器总线式(方式4) 图2(续机床电气 PC PCc 控侧 PcPc IO 总线 CNCPc 工艺编程总线多轨迹规划总线驱动装置位置控制驱动愁置总线总线电压总级驱动装置总线速度/转矩驱动装到驱动装置总线》控制模拟图3硬件平台与控制功能关系 4.2硬件体系结构 4.2.1集中式体系结构 4.2.1.1单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
GB/T18759.4一2014 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键盘处理器1 处理器2 图形处理输入/输出内部总线(SA/PCI/) 处理器n 处理器3 处理器4 LG 插补插补模拟/脉冲/现场总线模拟/现场总线工业以太网驱动装置庄业以太网驱动装置驱动装置图4单总线体系结构 4.2.1.2层次化多总线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处理器1 存储器1 键盘 G显示、键盘邻) 监视器局部总线硬甜 MMc单元接口共享全局总线ISA/PcCI/ 按口 Pc单元 NCK单元接口局部总线局部总线其他处理模块处理器3 其他处理模块处理器2 存储器2 存储器3 驱动装置模拟/脉冲/脱场总线模拟/现场总线工业以太网动装江业以太网驱动装置方式1 a 图5层次化多总线体系结构
GB/T18759.4一2014 其他处理模块 USB/网络健盘处理器" 存储器1 串口接口 LcD、键盘邻蓝视器局部总线接口 wc单元接口买总 EEE 接口接口外部总线3 接口接口局部总线局部总线处理器2 处理器3 存储器2 存储器3 通信处理模块 c单元插补单元模拟/脉冲/现场总线业以太网驱动装动装置方式2 b I 图5(续 4.2.2分布式体系结构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,现场总线等高速数据通路实现数控装置、驱动装置之间的松耦合互联处理器1 其他处理模块健盘存储器1 显示器局部总线硬盘接口现场总线 MMC单元工业以太网现场总线/工业以太网接口现场总线江业以太网处理器3 局部总线处理器2 其他处理模块驱动装置存储器2 驱动驱动装置 NCKc单元 n)方式1 图6分布式体系结构
GB/T18759.4一2014 MMC单元健盘功能存储器1 接口1 监视器处理器硬盘功能处理通信模块接口现场总线/工业以太网现场总线业太N 存储器3 如信通信接口2a 接口2b 功能处理 ---- 模英3 处理器2存储器2 现场总线/工业以太网现场总线/工业以太网 NCD 功能处理处理器3 接冒接口3 PLC单元 NCK单元 , .， IO 1O IIO 驱动装置驱动装置驱动装置 b) 方式2 图6(续) 4.3硬件平台技术要求开放式数控系统硬件平台主要技术要求如下体系结构:集中式,分布式; -体系结构的处理位宽:16位、,32位、64位; -处理器数量(处理位宽16位以上的处理器):个数; 处理器类型;x86、ARM,MIPSs,PowerPC,HitachiSH2/3/4等; 处理器计算能力:DMIPs;: -随机存储器容量内存);kB,MB,GB,、TB; 非易失性存储器容量:kB,MB,GBTB 外设扩展总线;PCI.PCE,ISA、AHB等; -对外PC接口:USB,RJ45,UART、PS/2、HDD,SATA,FDD,SD,CF等 -数控外设接口:模拟I/O、数字I/O,现场总线、工业以太网等; -驱动接口方式:模拟方式、脉冲方式、现场总线、工业以太网等; 编码器接口;总线式、脉冲式、模拟式计算子系统核心处理器 5.1 核心处理器或处理器内核可选择的指令集架构如下 CI1sC,如:x86等; -RIsc,如:MIPs,PPC,ARM、HitachisHH2/3/4,DSP等
GB/T18759.4一2014 5.2 处理器模块 5.2.1功能与接口处理器模块的主要功能、接口如下可编程定时器; 中断控制器; 启动装载程序(EBootloader); 显示接口(如;LVDs,TFT,VvGA等) 显示加速部件; 随机存储器(内存)接口; -非易失性存储器接口(如SATA、,IDE等) USB接口; 以太网口 RS232接口; RS485/RS422接口; 键盘接口; 鼠标接口 GPIo接口; 扩展总线接口(如;ISA,PCI,AMBA,AVALON等) 5.2.2结构形式 5.2.2.1c/104 开放式数控系统硬件平台的处理器模块采用PC/104总线时,应遵循PC/104规范 5.2.2.2PC/104十开放式数控系统硬件平台的处理器模块采用PC/104十总线时,应遵循PC/104十规范 5.2.2.3:Tx 开放式数控系统硬件平台的处理器模块采用工业嵌人式ETX结构时,应遵循ETX规范 5.2.2.4EPIC 开放式数控系统硬件平台的处理器模块采用EPIC结构时,对外总线扩展接口应遵循Pc/104十规范 5.2.2.5CompactPCI 开放式数控系统硬件平台采用CPCI结构时,应遵循PICMG2.0R3.0CompactPCI规范 5.3内部连接形式 5.3.1直接连接 5.3.1.1IsA 开放式数控系统硬件平台采用ISA总线内部互联时,应遵循ISsA标准
GB/T18759.4一2014 5.3.1.2PCI 开放式数控系统硬件平台采用PCI总线内部互联时,应遵循PCI标准 5.3.1.3PCI-E 开放式数控系统硬件平台采用PCI-E总线内部互联时,应遵循PCI-E标准 5.3.1.4AMBA 当采用AMBA总线(ARM处理器引出总线)时,开放式数控系统硬件平台应遵循AMBA2.0总线规范,包含以下三类总线 -AHB(AMBA高性能总线)用于高性能,高数据吞吐部件,如CPU,DMA.,IDsP之间的互联 -AsB(AMBA系统总线)用于处理器与外设之间的互联 -APB(AMBA外设总线);为系统的低速外部设备提供低功耗的简易互联 5.3.1.5其他用户可定义8位,16位、32位,64位处理器扩展总线 5.3.2内部总线 5.3.2.1概述开放式数控系统硬件平台的处理器单元,功能单元间可通过总线背板连接(如图7所示) 无源总线背板 (CPCl、PxI、VME、ISA、PcCl、LVDS等处理器单元2 处理器单元1 功能单元1 功能单元2 图7硬件平台的背板连接方式 5.3.2.2CompactPCI 开放式数控系统总线背板连接采用CompactPCI总线时,应遵循PcMG20R3.0compefPCr 规范 5.3.2.3PXI 开放式数控系统总线背板连接采用Px结构时,应遵循PCIeXtensionsforInstrumentation标准 10o
GB/T18759.4一2014 5.3.2.4用户自定义标准用户自定义的总线背板,应符合5.3.1的要求 5.3.3分布式互联 5.3.3.1概述处理器单元、CNC功能模块之间采用分布式互联结构时,应符合5.3.3.2,5.3.3.3或5.3.3.4的要求 5.3.3.2以太网开放式数控系统分布式互联采用以太网时,应符合GB/T15629.3一1995的要求 5.3.3.3现场总线及工业以太网开放式数控系统分布式互联采用现场总线或工业以太网时,应符合GB/T18759.3一2009的要求 5.3.3.4用户自定义标准用户自定义的串行或并行总线,应符合5.3.1的要求 6 接口与信号 6.1 人机界面 6.1.1触摸式显示器为实现触摸操作功能,开放式数控系统显示器可采用电阻式或电容式触摸屏,接口方式可采用 Ps/2,Rs232等接口规范 6.1.2键盘与鼠标开放式数控系统人机接口的组成部分,其接口应遵循USB,PS/2等接口规范 6.1.3音频开放式数控系统人机接口的组成部分,其接口应遵循AC'97接口规范 6.1.4UUSB接口开放式数控系统人机接口的组成部分,其接口应遵循USB1.1/2.0/3.0接口规范 6.1.5触摸板开放式数控系统人机接口的组成部分,其接口应遵循Rs232,Ps/2,.USB等接口规范 6.1.6轨迹球开放式数控系统人机接口的组成部分,其接口应遵循RS232、PS/2.USB等接口规范 6.1.7与外接显示设备连接开放式数控系统硬件平台与外部显示设备的连接应遵循VGA、HDM等接口规范
GB/T18759.4一2014 6.1.8RS232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 6.2 驱动装置和设备接口 6.2.1概述开放式数控系统硬件平台接口应满足相应的规范,以实现数控装置与驱动装置、I/O单元、操作站、光栅尺,编码器等之间的互联,满足数控系统开放要求 6.2.2驱动装置接口进给驱动和主轴驱动装置接口可采用三种接口形式 -模拟式驱动接口采用模拟量信号方式传递速度或扭矩指令控制驱动装置,应符合国际标准或国家标准的电气接口协议规范脉冲式驱动接口;采用脉冲信号方式传递位置指令,应符合国际标准或国家标准的电气接口协议规范 -总线式驱动接口;应符合国际标准或国家标准的总线接口协议规范驱动接口示例参见附录B 6.2.3数控设备接口 6.2.3.1基于Rs422/Rs485的NCD接口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接口规范 6.2.3.2基于现场总线/工业以太网的NCD接口应遵循GB/T18759.3一2009的要求 6.2.4I/0单元接口开放式数控系统硬件平台I/0单元接口示例参见附录B 6.2.5数控设备与手持操作单元的连接 6.2.5.11/0点式手持操作单元接口开放式数控系统硬件平台中采用1/0点式手持操作单元,其接口示例参见附录B. 6.2.5.2总线式手持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议规范 6.2.6数控装置与光栅尺的连接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规范 12
GB/T18759.4一2014 6.3网络应用服务接口 6.3.1以太网连接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/T15629.3一1995 的要求 6.3.2无线连接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GB15629.11一2003的要求电气与环境要求 7.1电磁兼容性EMC)要求开放式数控系统硬件平台的电磁兼容性要求应遵循GB/T21067一2007和GB23313一2009的要求 7.2电源接口 7.2.1工作电压范围开放式数控系统硬件平台可采用交流电源或直流电源供电采用交流电源输人时应满足以下要求输人交流电压;一220V、一380V; 输人交流电源电压(有效值)取值范围:交流输人电压标称值×(0.851.10); 输人电源频率范围50Hz士1Hz,连续变化的正弦函数采用直流电源输人时应满足以下要求输人直流电压;十24V -输人直流电压范围;十18V十36V 7.2.2交流电压谐波小于10倍标称频率的真谐波的总均方根达到总电压的10%时,系统应能正常工作保护和安全要求 8.1电气安全开放式数控系统硬件平台电气安全设计应遵循GB5226.1一2008的要求 8.2功能安全开放式数控系统硬件平台功能安全设计应遵循GB28526一2012的要求保护及安全要求示例参见附录C 13
GB/T18759.4一2014 附录A 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 CNC 人机界面操作面板过程手持快速运动机床侧数据单元逻辑控制存储总线通道1 通道2 通道3 通道8 通道1 通道8 驱驱驱驱驱动动动主主主 O Io 装轴轴轴装 I" 置置置置 3 置置图A.1集中式数控系统体系结构示例 14
GB/T18759.4一2014 A.2分布式体系结构示例见图A.2 功处功能扩展人机接口性能扩展扉理器扩模展块板高速数据通路处总预预预电理留留器源槽板模 " 板块通道1 现场总线工业以太网驱动驱动动驱动 o单元 o单元装置 lO单元装置装置 ...+ 电机电机电机电机接线端子接线端子接线端子通道n 收收动驱动歌装置 IO单元 Io单元 Io单元 ----= 电机电机电机电机接线端子拨线端子接线端子图A.2分布式数控系统体系结构示例 15
GB/T18759.4一2014 附录 B 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信号定义模拟式同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定义的信号表B.1模拟式伺服驱动装置控制接口信号定义信号名称信号定义信号方向速度指令模拟信号输出 D AGND 速度指令模拟信号地输人编码器A相信号编码器A相信号输人 B 编码器B相信号输人输人编码器B相信号输人编码器Z相信号销编码器Z相信号 s-ON 同服使能信号输出 s0v 零速到达信号输出 S-RDY 伺服准备好信号输人 S-ALM 伺服报警信号输人 CO)M 公共端输人 B.1.1.2技术参数编码器电源;十5v B.1.1.31/0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1I/0输人信号接口等效电路如图B.1所示 16
GB/T18759.4一2014 驱动装置 CNC +coM -CoM 图B.1模拟式伺服驱动装置I/0输入信号接口等效电路 B.1.1.4I/0类型输出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1/0输出信号接口等效电路如图B.2所示 Nc 驱动装置 -coM -coM 图B.2模拟式伺服驱动装置1/o输出信号接口等效电路 B.1.2脉冲式伺服驱动装置控制接口 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定义的信号表B.2脉冲式伺服驱动装置控制接口信号定义信号名说明信号方向十5V 数字信号电源十5v 输出 GND 数字信号地编码器A相信号输人输人编码器A相信号 B 编码器B相信号输人输人编码器B相信号编码器乙相信号输人 17
GB/T18759.4一2014 表B.2(续》说明信号名信号方向输人编码器Z相信号 CP十指令脉冲输出输出 CP 指令脉冲输出输出方向信号输出 DIR十 DIR 方向信号输出 B.1.2.2技术参数最高脉冲频率;800kHa. 编码器电源;十5V B.1.2.3脉冲形式在数控装置内部,通过修改硬件配置参数,应允许将脉冲输出形式设定为脉冲加方向、双脉冲,两相正交三种模式,如表B.3所示表B.3脉冲式伺服驱动装置模式选择信号定义模式 CP DIR 脉冲模式一方向模式二正脉冲负向脉冲 A相模式三 B相 B.1.3总线式伺服驱动装置控制接口总线式伺服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.2主轴驱动装置控制接口 B.2.1模拟式主轴驱动装置控制接口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B4定义的信号表B.4模拟式主轴驱动装置控制接口信号定义信号名称信号定义信号方向主轴速度指令模拟信号输出 D DAGND 速度指令模拟信号地输出 FG 屏蔽 18
GB/T18759.4一2014 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定义的信号表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十5 数字信号电源十5V 输出 GND 数字信号地 CP+ 指令脉冲输出输出 CP 指令脉冲输出输出 DIR十方向信号输出方向信号输出 DIR B.2.2.2技术参数最高脉冲频率:800kH2 编码器电源;十5V 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向、双脉冲,两相正交三种模式(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模式 CP DIR 模式一脉冲方向模式二正脉冲负向脉冲 A相 B相模式三 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/O单元输入接口 B.3.1.1I/0单元输入接口等效电路 1/0单元输人接口等效电路如图B.3所示 19
GB/T18759.4一2014 机床 CNC +COM f -COM 图B.3I/O单元输入接口等效电路 B.3.1.2技术参数 COM:DC24V ！:20mA B.3.2I/o单元输入接口信号定义表B.7以包含16路1/0输人信号的1/o单元为例,给出I/0单元输人接口信号定义表B.7I/o单元输入接口信号定义信号名说明信号类型信号名说明信号类型 INo 输人点1 输人 IN8 输人点9 输人输人输人点2 IN IN9 输人点10 输人输人输人点3 输人输人点1 IN2 IN10 N3 输人点4 输人 N11 输人点12 输人 IN12 IN4 输人点5 输人输人点13 输人 IN5 输人点14 输人点6 IN13 输人输人 IN6 输人点7 输人 IN14 输人点15 输人 IN7 输人点8 输人 IN15 输人点16 输人输人 24VGND 输人十24V地 24VGND 输人十24V地输人输人 24VGND 输人十24V地 24VGND 输人十24V地输注十24V电源可由外部电源提供,也可由系统“机床24V电源输人接口”提供电源为十24V直流稳压电源 B.4I/o单元输出接口 B.4.1输出电流型1/0单元输出接口 B.4.1.1等效电路输出电流型I/O单元输出接口等效电路如图B.4所示心
GB/T18759.4一2014 CNC 机床 coM COM+ CoM coM 图B.4输出电流型1/0单元输出接口等效电路 B.4.1.2技术参数 +cOM;DC十2V l:50mA Inmx:100mA B.4.2吸收电流型1/0单元输出接口 B.4.2.1等效电路吸收电流型1/0单元输出接口等效电路如图B.5所示 CNC 机床 +coM -COM 图B.5吸收电流型1/o单元输出接口等效电路 B.4.2.2技术参数 +cOM;DC十24v I:50mA ！m:l00mA B.4.3I/0单元输出接口信号定义表B.8以包含16路I/0输出信号的1/0单元为例，给出1/0单元输出接口信号定义 21
GB/T18759.4一2014 表B.81/0单元输出接口信号定义信号名信号类型信号名说明信号类型说明 oUTo 输出点" 输出 oUT8 输出点8 输出 OUTm oUT9 输出输出点9 输出输出点2 OUT2 输出点3 输出 OUT10 输出点1o 输出 OUT3 OUT11 输出点4 输出输出点11 输出 OUT4 输出点5 输出 OUT12 输出点12 输出输出 OUT5 输出点6 OUTl3 输出点13 输出输出点" 输出输出 OUT6 OUT14 输出点14 ouT7 oUT15 输出点8 输出输出点输出 15 十24V 十24 V 十24V输入十24V输人输人输人 24vGND 输人十24V地输人 24vGND 输人十24V地输人 B.51/0点式手持操作单元接口 I/0点式手持操作单元的接口,应具有(但不限于)表B.9给出的信号定义表B.9I/o点式手持操作单元接口信号定义信号名标准定义信号方向十5V 手摇脉冲发生器十5V电源,由数控装置内部提供输出 VGND 手摇脉冲发生器十5V地,由数控装置内部提供输出 HA十手摇脉冲发生器信号A十输人 HA 手摇脉冲发生器信号A 输人手摇脉冲发生器信号B-+ 输人 HB+ HB 手摇脉冲发生器信号B 输人 AxIs 坐标轴选择输人 SELl 增量倍率选择;×1 输人 SL.10 增量倍率选择;×1o 输人 SEL100 增量倍率选择;×100 输人 KEY1 手持操作站输人点(备用输人手持操作站输人点(备用) 输人 KEY2 ESToP 手持操作站急停输人输人十24v 手持操作站开关量输人/输出信号用+24V电源输出 24VGND 输出手持操作站开关量输人/输出信号用+24V地 FG 屏蔽 22
GB/T18759.4一2014 附录 C 资料性附录保护及安全示例 C.1看门狗系统应提供基于硬件计数器的看门狗电路控制装置,该装置应能够通过软件或者跳线方式启动或者关闭基于硬件计数器的看门狗电路在系统软件工作异常时,应保证在10ms之内发出看门狗复位控制信号驱动装置控制接口及1/0单元接口在看门狗复位后所有输出应恢复到系统上电时的状态 c.2布线保护导线、线缆的连接和布线以及保护接地等均应符合GB5226.1一2008的规定 C3指示指示颜色应符合GB5226.1,GB/T18209.1等有关规定指示颜色使用的一般原则如下: -红色;紧急情况; 黄色:警告,注意,危险,异常情况 -绿色;正常情况 -蓝色;应遵守的规定或强制性干预; 其他:其他颜色指示未具体定义,可以根据实际情况选择使用 C.4安全回路的监视与报警 c.4.1编码器断线报警和指示功能硬件平台应提供A,B,Z编码器断线报警和指示功能,并为控制软件提供相应状态寄存器(状态位 c.4.2数控系统现场总线设备断线输出复位在总线连接电缆断线时,连接在数控系统现场总线上的设备应自动清除所有输出,恢复到上电时的起始状态,并提供指示标志 C.4.3安全I/0状态监视与系统输出复位数控硬件平台应提供安全I/o状态监视功能,安全I/o处于异常状态时硬件平台的控制信号输出复位,并提供指示标志 23
GB/T18759.4一2014 C.5安全回路双环路保护硬件平台连接安全门等重要回路应提供双环路保护(如图C.1所示) CNc 独立1o连接独立Io连接2 开关量输入输出接口通道二继电器安全o信号开关量输入输出接口通道图C.1安全回路的双环路保护 24

机械电气设备开放式数控系统第4部分：硬件平台GB/T18759.4-2014解读

一、概述

GB/T18759.4-2014是机械电气设备开放式数控系统的标准之一，主要涉及该系统的硬件平台部分。作为开放式数控系统的核心组成部分之一，硬件平台在系统的性能、可靠性和适应性方面起着至关重要的作用。

二、定义

GB/T18759.4-2014中对硬件平台的定义如下：

硬件平台是数控系统中用于实现数据处理、运动控制以及人机交互等任务的计算机系统。它包括硬件平台架构、总线结构、输入输出接口、存储器、运算单元、外围设备等。

三、特点

GB/T18759.4-2014规定的硬件平台具有以下特点：

开放性：硬件平台应该支持常见的标准接口和通信协议，以便于与其他系统进行集成。
可扩展性：硬件平台应该支持模块化设计，方便用户根据需要进行功能扩展和升级。
可靠性：硬件平台应该具备高可靠性和稳定性，能够满足数控系统长时间运行的要求。
实时性：硬件平台应该能够实现对机床运动的实时控制和响应，确保机床的加工精度和稳定性。

四、应用

GB/T18759.4-2014规定的硬件平台广泛应用于各种机械电气设备开放式数控系统中，如铣床、车床、钻床、磨床等。它为这些数控系统提供了强大的计算和控制能力，使得机床在加工过程中能够保持较高的精度和效率。

五、总结

作为机械电气设备开放式数控系统的核心组成部分之一，硬件平台在数控系统的性能和可靠性方面起着至关重要的作用。GB/T18759.4-2014规定了硬件平台的定义、特点和应用等内容，为相关行业提供了统一的标准和参考。