CF卡在西門子人機(jī)通訊一體機(jī)MMC上的應(yīng)用

劉 斌

（華意壓縮機(jī)股份有限公司，江西景德鎮(zhèn) 333001）

筆者公司在2004年引進(jìn)3臺(tái)德國(guó)高精度曲軸數(shù)控磨床及3臺(tái)意大利曲軸箱數(shù)控組合加工機(jī)床，均采用西門子840D數(shù)控系統(tǒng)，人機(jī)通訊一體機(jī)MMC加上OP031操作面板組成工控電腦，該MMC103系統(tǒng)上帶有2 GB的硬盤，內(nèi)裝有基本輸入、輸出系統(tǒng)（BIOS），DR－DOS內(nèi)核操作系統(tǒng)、Windows95操作系統(tǒng)，以及串口、并口、鼠標(biāo)和鍵盤接口等驅(qū)動(dòng)程序，支撐SINUMERIK與外界 MMC－CPU、PLC－CPU、NC－CPU之間的相互通信及任務(wù)協(xié)調(diào)。

MMC硬盤類似于IDE接口的筆記本硬盤，據(jù)以往的維修記錄，該硬盤易受頻繁開關(guān)機(jī)床電源或驅(qū)動(dòng)故障產(chǎn)生的電壓沖擊的影響，破壞扇區(qū)磁道，丟失系統(tǒng)引導(dǎo)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致開機(jī)自檢診斷無法通過，曾經(jīng)利用硬盤修復(fù)軟件屏蔽壞道，但修復(fù)硬盤的故障維修時(shí)間長(zhǎng)，而且硬盤無法單件采購，只能從MMC一體機(jī)上拆機(jī)替換，配備一臺(tái)MMC整機(jī)的價(jià)格昂貴，采購周期長(zhǎng)，嚴(yán)重影響到生產(chǎn)率的提升。

針對(duì)以上問題，車間維修班組急生產(chǎn)之所急，積極組織技術(shù)人員公關(guān)，大膽設(shè)想，革命性、創(chuàng)造性地提出合理化建議，用CF閃存卡替代MMC硬盤，并在2009年的廠房設(shè)備搬遷之前，在一臺(tái)意大利BERADI數(shù)控機(jī)床上成功替代，隨后陸續(xù)將剩余5臺(tái)數(shù)控設(shè)備逐個(gè)在出現(xiàn)上述故障的情況下全部替代完成，6臺(tái)設(shè)備運(yùn)行至今非常穩(wěn)定、可靠，再也沒有類似故障的發(fā)生。

1 CF卡概述

CF卡（Compact Flash）最初是用于便攜式電子設(shè)備中，作為一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，它革命性地使用了閃存，于1994年首次由SanDisk公司生產(chǎn)并制定了相關(guān)規(guī)范。當(dāng)前，它的物理格式已經(jīng)被多種設(shè)備所采用。

（1）CF卡容量在市場(chǎng)上從16 MB～16 GB任意可選。

（2）CF卡抗沖擊、抗振動(dòng)性能好。

（3）CF卡常作為軟件開發(fā)和板卡測(cè)試用，效率很高。

（4）CF卡插拔方便，支持熱插拔，或通過讀卡器就可以瀏覽主機(jī)數(shù)據(jù)。

CF卡具有PCMCIA－ATA功能，并與之兼容;CF卡重量只有14 g，是一種固態(tài)產(chǎn)品，也就是工作時(shí)沒有運(yùn)動(dòng)部件。CF卡采用閃存（flash）技術(shù)，是一種穩(wěn)定的存儲(chǔ)解決方案，不需要電池來維持其中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。對(duì)所保存的數(shù)據(jù)來說，CF卡比傳統(tǒng)的磁盤驅(qū)動(dòng)器安全性和保護(hù)性都更高;比傳統(tǒng)的磁盤驅(qū)動(dòng)器及Ⅲ型PC卡的可靠性高5～10倍。這些優(yōu)異的條件使得大多數(shù)數(shù)碼產(chǎn)品選擇CF卡作為其首選存儲(chǔ)介質(zhì)。

閃存型存儲(chǔ)設(shè)備具有非易失性和固態(tài)，所以它比磁盤驅(qū)動(dòng)器更穩(wěn)固，耗電量?jī)H相當(dāng)于磁盤驅(qū)動(dòng)器的5%，卻仍然具有較快的傳輸速率（SanDisk Extreme III型CF卡的寫入速度和讀取速度可達(dá)20 MB/s）。它們的工作電壓為3．3 V或5 V，可以在不同的系統(tǒng)間轉(zhuǎn)換。閃存型CF卡可以適應(yīng)極端的溫度變化，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的閃存卡可以在－45～85℃的范圍內(nèi)工作。

2 MMC硬盤（圖1）

MMC中的硬盤就是普通IDE接口2．5英寸筆記本硬盤，設(shè)備裝機(jī)容量2 GB，該硬盤具有以下缺陷:

（1）在技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的合力作用下，市場(chǎng)上很難找到這種小容量筆記本硬盤。

用鍵合圖對(duì)LC濾波器和LC負(fù)載進(jìn)行建模，推導(dǎo)數(shù)學(xué)方程。把LC濾波器一部分相當(dāng)于電壓源，LC負(fù)載結(jié)構(gòu)相當(dāng)于電流，最后用鍵合圖對(duì)交流傳動(dòng)系統(tǒng)的逆變器和三相LC濾波器進(jìn)行了魯棒性分析，并且通過改變負(fù)載的功率和搭載不平衡的負(fù)載并且仿真得到的極點(diǎn)位置并沒有發(fā)生明顯改變來驗(yàn)證系統(tǒng)具有良好的魯棒性，從而能夠滿足礦用電動(dòng)輪車電源由車載大功率柴油發(fā)電機(jī)組提供，容量有限，運(yùn)行工況惡劣，負(fù)荷波動(dòng)大，對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和魯棒性要求。

（2）由于此類產(chǎn)品本身所固有的機(jī)械物理特性，抗振性能差，往往容易在外力的作用下?lián)p壞而致數(shù)據(jù)丟失。

（3）板卡測(cè)試方面效率較低。

（4）由于硬盤拆卸麻煩，不方便到主機(jī)上讀取數(shù)據(jù)文件。

3 IDE適配器

鑒于以上原因，Addonics Technologies公司開發(fā)出CF卡轉(zhuǎn)硬盤適配器（CF Hard Drive Adapter），借助這個(gè)裝置，用戶可以用普通的CF卡替代2．5英寸的IDE/SATA硬盤。

使用這種適配器（圖2），就可以用CompactFlash I和II型存儲(chǔ)卡或微硬盤替換筆記本的2．5英寸硬盤，它也特別適用于工業(yè)PC和其他重負(fù)荷應(yīng)用。

4 CF卡替代MMC硬盤

（1）先選 IDE適配器 CF to IDE adapter，有44針的，用于普通2．5英寸筆記本硬盤。CF卡和IDE類似，轉(zhuǎn)接卡上沒有轉(zhuǎn)換芯片，只有電阻和指示燈而已。

（2）優(yōu)選金士頓CF卡，要買標(biāo)明速度的高速卡，一般1X是150 KB/s，133X算下來20 MB/s，266X就是40 MB/s。266X的卡，目前都是采用SLC閃存芯片，速度比較快。要買UDMA模式工作的CF卡，傳輸數(shù)據(jù)較快。容量根據(jù)原替代硬盤容量選擇2 GB或1 GB都可以，只要夠用就行。

（3）準(zhǔn)備好一個(gè)帶IDE接口的筆記本硬盤盒，將原硬盤MMC103（圖3）各分區(qū)數(shù)據(jù)導(dǎo)出Ghost備份鏡像文件。

（4）然后將備份的鏡像文件還原到CF卡里，就可以插到MMC上的IDE插座替代原硬盤工作（圖4）。

5 結(jié)語

通過對(duì)車間所有SIEMENS840D數(shù)控機(jī)床的MMC硬盤替換成CF卡的改造，實(shí)踐證明，完全有效，切實(shí)可行，設(shè)備故障率明顯下降，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)安全、方便、快捷，大幅提升了機(jī)床運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性、高效性。在公司降本增效的價(jià)值創(chuàng)造活動(dòng)中，為公司創(chuàng)造效益30多萬元。

［1］蔡厚道，羅春華．?dāng)?shù)控機(jī)床維修與調(diào)試［M］．北京:北京理工大學(xué)出版社，2010．

［2］牛志斌，潘波．西門子系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)故障速查手冊(cè)［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2010．