为什么USB不适合作为数控系统接口

akun924

我是做电气自动化的，工业上确实很少用USB，一般如果不卡成本就用以太网，常规的网线，但是厂商都有自己的通信协议，比如现在流行的ERTHCAT协议，还有老一点的CANPEN，再降成本就用485通讯方式，再将成本就是232通讯接口，不过232传输距离很短，而且速度很慢，但是确实都很稳定，至于光纤也很稳定，缺点是成本高，而且不像以太网和485能任意改变长度，USB的传输速度可以轻松到100M远超485通讯完全是好几代代差，最大缺点就是稳定性。232 485 以太网  光纤很容易做到一年不断线，USB能做到两天不断线就是奇迹，这就是区别。所以工业上很少见到用USB的设备

尹志春

akun924 发表于 2021-1-18 20:39
: ~3 N0 r" v. G我是做电气自动化的，工业上确实很少用USB，一般如果不卡成本就用以太网，常规的网线，但是厂商都有自己的 ...

* J4 G9 q, m- [9 H7 G  ^' h) N工业上不敢是因为用于生产，只要出错损失就大，DIY不一样，针对不懂的，很多用USB给忽悠成客人自己的问题，
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钢钢

楼主有点儿不准确。
我们一套系统，牵扯的方面比较多。传输、控制卡、工控系统、操作软件、操作系统、移动电机系统、主轴切削系统、附属功能等。各种功能基本上是形成了层级，比如移动电机都有自己的驱动，除了基本的工作指令，其余功能都是独立的，除非你设置的时候，并不与上级发生关系。
一套系统的稳定，需要系统内所有构成部件的支持，我家的UM3用起来基本满足我的要求，新鸡鸡失速、卡顿的事情也还没有发生。其实急停、限位等等这些个东东都是控制卡在做，和工控软件不相关系。
我不懂m3的usb数据包和解析是一个怎样的过程，但我想，理论上，所有或者部分数据都可以一次发到控制卡上，控制卡再逐行解析，这不难。
7 D- o* n, x7 j我想，实时这个概念是相对的，信号都是逐层传递，usb也不至于连几行g代码都传不了，我说的扩大控制卡的存储只是一个不懂行的可行性的方法。
做一个工控系统包括控制卡其实并没有特别难，只是软件、芯片、工控包涵的专业比较多，业余自己做的比较少而已。m3这个软件，人家也升了好多级，在基本使用上不存在致命问题。usb链接，在条件下是最多的首选，也不存在致命问题。
. P8 d) s4 Q! H3 h+ h7 ^/ `其实专业不用usb的，大多都是集成系统，人家做大机器，没必要增加一台通用电脑浪费钱，直接m3、操作系统、控制卡一体了。很多东西也是习惯和传承，虽然有选择，并不一定选，原来用什么，现在没问题还用什么，就是这么简单。
8 c. [+ d- ]% h8 L* ?而我们diy，或者自己有电脑，或者配一台便宜旧货，加上这里有沟通，有交流，能学习，所以还是um3最香！

Kumtarv-戏精

尹志春 发表于 2021-01-16 10:22
" L6 B2 X; z7 Y9 |本帖最后由 尹志春 于 2021-1-16 10:33 编辑

) n7 |% b7 A% y6 e谈技术，随便喷，随便骂，MACH3只要工业上不敢用，哪他一定不好用，工业厂家不苯，技术了不比W个人差，说MACH3好用的，也就几个商家，为了利益这无可厚非。但作为技术人员，要以事实为依据，一就是一，二就是二，不能因为影响到自己卖货，忽悠别人，这是不道德的。用USB无非是想省钱，但不省事，实际了省不了钱，现在脱机，比如信昌也才850左右，带刀库才1850，先说明我不是买信昌的，只是从实用方面说这个事，你用USB，天天折腾 ，有问题，商家不会说他控制卡有问题，先说你要加屏弊线，要虑波，变频器要离远点，电源要换好的，再要加磁环，不但不省事，还浪费钱，不过这些是慢慢投入，今天130，明天50，后天30，折腾几个月，热情没有了，看到坛里的大神都说用得好，还以为自己技术不行，实际上是MACH3卡的问题，为什么工业厂家不用，不是厂家不有，是根本不敢买，因为厂家要月结，都是大师，有问题一定找麻烦，不但收不到钱，还有可能赔钱，所以一般不用于工业，竟然工业不用，哪一定有问题，v
7 g: {6 d& ^( V% e' \, R如果好用，又便宜，哪工业厂家都抢着用，根本不用在坛里忽悠，你看维宏看得上DIY用户吗，人家销量好

这个回复很有品。

林大夫

钢钢 发表于 2021-01-19 09:44
楼主有点儿不准确。
我们一套系统，牵扯的方面比较多。传输、控制卡、工控系统、操作软件、操作系统、移动电机系统、主轴切削系统、附属功能等。各种功能基本上是形成了层级，比如移动电机都有自己的驱动，除了基本的工作指令，其余功能都是独立的，除非你设置的时候，并不与上级发生关系。
3 b& q5 M7 Z5 C" W一套系统的稳定，需要系统内所有构成部件的支持，我家的UM3用起来基本满足我的要求，新鸡鸡失速、卡顿的事情也还没有发生。其实急停、限位等等这些个东东都是控制卡在做，和工控软件不相关系。
1 s0 A$ e6 E* w2 C( w# D) X我不懂m3的usb数据包和解析是一个怎样的过程，但我想，理论上，所有或者部分数据都可以一次发到控制卡上，控制卡再逐行解析，这不难。
我想，实时这个概念是相对的，信号都是逐层传递，usb也不至于连几行g代码都传不了，我说的扩大控制卡的存储只是一个不懂行的可行性的方法。
0 t7 E* n) [9 \' \6 A( [4 l做一个工控系统包括控制卡其实并没有特别难，只是软件、芯片、工控包涵的专业比较多，业余自己做的比较少而已。m3这个软件，人家也升了好多级，在基本使用上不存在致命问题。usb链接，在条件下是最多的首选，也不存在致命问题。
' D& e+ S+ C: X其实专业不用usb的，大多都是集成系统，人家做大机器，没必要增加一台通用电脑浪费钱，直接m3、操作系统、控制卡一体了。很多东西也是习惯和传承，虽然有选择，并不一定选，原来用什么，现在没问题还用什么，就是这么简单。
而我们diy，或者自己有电脑，或者配一台便宜旧货，加上这里有沟通，有交流，能学习，所以还是um3最香！

你和一个精神病人讲什么道理？抽一顿就好了。

林大夫

在我手里，并口，USBMACH3脱机盗版维宏，正版维宏，低价所谓工业系统都好用，因为我只用好用的和适合的质量好的，好不好用是通过大量测试选择的。
我感觉某人是不是被骗婚了？见到女人就骂不是好东西。

小晓筱

还是支持下楼主。对一群只吃过窝窝头的人强调面包的美味被喷也是正常的！对于diy市场便宜就是最大卖点，你唤不醒装睡的人！

尹志春

小晓筱 发表于 2021-1-19 22:52
还是支持下楼主。对一群只吃过窝窝头的人强调面包的美味被喷也是正常的！对于diy市场便宜就是最大卖点，你 ...

有些人吃上了面包，也认为面包好吃，但为了忽悠别人，一味 说面包不行，强调窝窝头只要加了肉丝，咸菜，再煮久点也是很好吃，
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sdacc

买个控制器就能找到满满的优越感，还是很便宜的。

尹志春

钢钢 发表于 2021-1-19 09:44
- s4 e* S3 d9 W1 @* n, \2 Z楼主有点儿不准确。
我们一套系统，牵扯的方面比较多。传输、控制卡、工控系统、操作软件、操作系统、移动 ...

有机会用一下最便宜的工业系统，比如信昌，再贵比如新代，你再来说真香，你说的一次发到控制卡，如果真是一次发到控制卡，哪还要电脑做什么，这就有脱机功能，三菱64就是用电脑一次发到控制器，
MACH3的原理注定控制卡不用插补运算，只能由MACH3发脉冲。关于实时比如现在外部有个输入信号，比如限位信号，这个是由板子控制停还是由电脑控制停，如果有电脑控制，哪信号延迟怎么处理，电脑运行程序有优先级,MACH3并不是最优先级，好吧当有个后台程序在运行，这个信号延时1秒，对数控来说是致命的，
! Q7 S1 ?- X* G& F# g& Y关于工业不用，工业上也是用电脑作为主机，新代就是一台PC，海纳科也是一台PC，用MACH3主要是便宜，13块的卡就能用，工业要求稳定可靠
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尹志春

akun924 发表于 2021-1-18 20:39
我是做电气自动化的，工业上确实很少用USB，一般如果不卡成本就用以太网，常规的网线，但是厂商都有自己的 ...

! I5 @! b- _, r1 K1 p  Q你做自动化，当然以稳定第一，稳定压到一切，不说一天出错一次，一年出错一次都能让工厂破产，机械手一个误动作能把工人杀死，稳定才是最好的，一条流水线，一个点出错，全部挂，
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天狼晓月

就我个人所知道的情况，目前业余条件下所用的雕刻机控制器常用的大致是LPT并口或是USB。双绞线或光纤这个个人应用的比较少。
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LPT并口的话，实际上控制软件输出的就是对应LTP被定义针脚的固定脉冲数，控制板接收到脉冲后即驱动步进电机前进。
2 b2 G5 c* h. z9 {: _由于LPT并口驱动电平较高，所以对环境电磁干扰有一定的容忍度。
但实质上LPT并口在这种使用方式中是没有容错性的，他起到的作用仅仅是把控制软件指定的脉冲传递给控制板，在这过程中丢失或串入干扰，软件和硬件之间是不检测的（就我所知的MACH3而言，其他软件不了解）。

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  P8 W3 F; ~5 A# o2 NUSB这个连接方式，中文名称叫做通用串行总线，他是一种串行通讯技术，我如果没记错的话，实质上USB是一个不成熟的热插拔设计，在热插拔的状态下是有一定损坏概率的。
1 ]& w8 d: r: v/ W对于USB的设计带宽、CRC纠错机制等对于雕刻机控制系统都是足够用的。
USB的驱动电平相对LPT而言较低，容易受到环境电磁干扰，但USB在传输过程中数据是有封包的，雕刻机控制板接收到数据后需要解包然后使用数据。在这个过程中是完全可以做到验证发来的数据是否有错或是否丢失的。
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4 g5 Y6 a; f/ \2 ZUSB的接口由于设计的因素，在震动或摇晃的时候容易出现短暂的接触不良情况，在这种情况下，系统需要和USB设备重新握手确认连接，这会有一个对人来说很短暂的过程，对于设备而言这可能要超过几百毫秒。
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1 z4 n* b8 z# x) \  e" ]
说了这么多，实质上USB传输本质是可靠的，传输出现的错误或中断都可以经由软件控制来进行纠错和容错。最关键的问题在于控制器端和控制软件端的容错及纠错设计。
* `1 o, a% J5 k$ L: J) m1 p1 R而LPT并口的通讯，则是在完全没有容错和纠错的情况下（单指MACH3，其他软件不清楚），单纯输出脉冲来驱动控制器，中间若出现丢失的脉冲，那就丢失了。也就是所谓的丢步。
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/ a- T* R' U5 ^7 @5 C8 a2 M最后，对于工业控制而言，USB的通讯协议复杂，USB芯片的成本相对更高，使用这个接口增加软件开发难度，增加硬件成本，而工业环境电子干扰的情况要比家用环境大的多，USB这样的传输方式，首先是传输距离太短，其次抗干扰性也不够强，最重要的一点是他的驱动芯片对EMP类的串入抗性也太差，因为USB这个接口的最初设计用途就是在个人电脑上增加一个可以热插拔的通用接口，并没有考虑工业用途，所以USB【很少】在工业环境下使用。


; Z5 @/ I, Z6 q. g1 lLPT是一个非常古老的接口了，对于新式主板而言，大部分主板都不再带有这种接口，而通过加插并口卡的方式来增加并口，还存在一定的兼容性或板卡偷工减料问题，对于个人电脑来说，串口传输速率太低，HDMI之类的接口是专有用途，也只有USB接口是最优选择。
' r6 @4 s" j. \* S# a至于雕刻机独立的专用控制卡（PCI或者PCI-e接口），我个人的观点是，既然他们不用USB，而自己研发专用的接口卡，那么肯定是有其考虑和目的，例如对专用设备的垄断地位、盗版的控制、售价和利润的因素、稳定性的考虑等，应该是多角度的，并不一定就只是这样设计最稳定这么一个唯一的原因。

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8 p3 w3 h* [3 s我并不打算评判LPT并口和USB串口孰优孰劣，我也没有这个评判的资格。以上单就两种接口的情况给大家说一下我所知道的情况，供大家参考吧。

sdacc

天狼晓月 发表于 2021-1-20 09:57
; m+ e: t3 V% H. G/ u2 `0 w8 y就我个人所知道的情况，目前业余条件下所用的雕刻机控制器常用的大致是LPT并口或是USB。双绞线或光纤这个个 ...

这话看着太有专业学问了，深入浅出，浅的多深的少，科普的功夫好。理工科的博导扎实，就事论事，不把电子比喻成馒头窝窝头，也不画成狗尾巴花。
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尹志春

天狼晓月 发表于 2021-1-20 09:57
) |* u& d1 L8 K) B; f就我个人所知道的情况，目前业余条件下所用的雕刻机控制器常用的大致是LPT并口或是USB。双绞线或光纤这个个 ...

我只是说一下USB不适合作为数控，从成本来说，现在信昌脱机850四轴，维宏130,  这些工业用的，稳定可靠，工厂用的玩意，不管你怎么弄稳定是第一位，信昌不占电脑,维宏对电脑要求很低，说USB好用就和个卖USB卡的

天狼晓月

从另一个角度来看，机械式硬盘本身就是一台两轴雕刻机。
9 G/ L% q, y* g: m$ o! ^在他工作的时候，就是把指定的数据“雕刻”到旋转的圆形盘片的指定位置上。

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! D9 c9 x+ v5 U8 Y0 w而USB硬盘，也可以看做是一台USB通讯的数据雕刻机。
* m2 z. C; i" L8 u5 X9 `7 A
" f1 `5 F0 s3 U4 E. o, D
每1K数据等于1024个字，硬盘“雕刻机”要在硬盘上写入1024次，每次都不能出错。
: r4 T6 r  e: b0 ]5 u  C6 x而随便一部电影就是几个G的数据，1G的数据=1073741824个字节。
( c9 s1 @$ v2 v+ [! A也就是向移动硬盘上复制1G的数据就需要向硬盘上写入1073741824次，并且不允许出错。

, D  l6 ~% X* z2 U
+ T, a  F$ z4 m8 j* |0 }! k6 n这个角度来看硬盘可能并不恰当，但硬盘内部是带有CRC纠错机制的，系统和硬盘之间通讯也是带有纠错机制的，也就是说，使用USB通讯，完全可以做到自我纠错和通讯纠错，所谓的容易出错，其实任何通讯都有可能出错，只不过出错了要有纠错机制和容错机制就可以了。


当然，对于移动硬盘而言，他接到的数据不是G-Code，而系统发送给移动硬盘的，也不是操作代码。
& t% k$ J7 J; ^7 L3 Y  m$ b但是就这种工作状态而言，足以证明USB接口可以稳定的传输数据，且在传输过程可以纠错。


. t: V, C; ~6 b2 e# p5 QUSB数据线的本质并没有罪。
想使用更专业的控制器控制卡也不是错。
0 a! g) Q' D+ v- H0 E
& N/ j0 r  {( ~1 @% o) ?
有人喜欢买回来直接插在电脑上就能用，有人觉得我打开电脑机箱插个板卡上去也不是什么难事。

  A: w3 R: e5 _  \, s
各有所好，我个人认为没有什么一定要分出来个高下的。


个人观点仅供参考吧。大家有兴趣可以讨论，我不参与争论，仅仅就我所知道的，说说我的个人观点供大家参考罢了。