对经济型数控机床实行USB接口改造的实践探索
(4)数控系统程序消耗率pi，即数控系统每秒执行程序的位(bit)数。pi波动较大，但每个系统都有一个较确定的最大pi值；
(5)数控系统通信数据缓冲区BUFFER的大小Qi。
(6)各DNC通信前端单元数据缓冲区BUFFER的大小Si。
Si是需要优化的量，通过建立数学模型，可以得到：
(1)
(2)
式(2)表明了DNC通信系统连接相同数控加工设备而又不发生通信竞争的最大数量：v、c越大，p、t越小，则m越大。如果DNC通信系统联网的数控加工设备台数不满足式(2)，则该系统一定会出现通信竞争，这时只能通过降低所有或部分数控加工设备的进给速度等手段以减小加工程序的消耗率p，或者采用较高的传输速率，即提高v，所以采用具有较高传输速率的USB总线及接口可以解决DNC通信系统中的通信竞争问题。
二、技术分析
USB接口相对于RS232接口的优势在于：
(1)USB总线提供了3种不同的数据传输速率：1.5Mb/s的低速数据传输、12Mb/s的全速数据传输、480Mb/s的高速数据传输（USB2.0支持），而RS232的速率最高只有20kb/s，USB在加工曲率变化很大的曲面的时，高速数据传输具有明显的优势。
(2)USB理论上可支持多达127个外设，相对于RS232的点对点连接，采用USB接口的系统有可能实现一台PC控制多台NC，从而可大大提高效率、降低成本、便于控制，更有利于实现协同制造。
(3)USB的有效连接距离是5m，可以通过集线器扩展连接，最多可以扩展到5级，达到30m的距离，而RS232在数据传输时最大距离仅为15m。Icron公司开发了Exterme USB技术，更是可以将USB设备扩展到距离为500～2000m处。
(4)USB的另一个显著特点是支持热拔插，这种特性非常适用于生产布局调整频繁的环境。试想，当需要增减NC或者NC出现故障需要停机维修时，可以直接将设备接入系统，一定可使生产调整时间大大降低。
(5)USB还具有低价位、易使用、传输数据有较好的容错性等特点。
从以上分析不难看出，数控系统采用USB接口是具有很多便利的，相对于RS232接口是一种技术提高。我们更进一步地提出一种便捷的中小型加工制造网络的模式，如图2所示。
图２ 采用USB接口后的网络拓扑结构
将经济型数控系统上的RS232接口改造成USB接口，需要从软、硬件两个方面进行。
1. 硬件改造
在PC端，一般时下主流机型都支持USB接口，部分高档PC甚至支持USB2.0。对于不支持USB的PC也可以采用主板插入USB扩展卡的办法解决。关键改造在于DNC接口板。一种方法是采用USB/RS232的转换器，其结构如图3所示。
图3 USB/RS232的转换器结构图
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