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[摘要]本文以介绍应用于数控机床技术中的网络监控系统为切入点，提出了该系统是以服务器及客户机模式为载体,并且根据套节字技术研发了相应的开发软件,通过网络用客户机对服务器进行控制,完成了诸如控制程序、加工指令、加工状态图像及信息的收发等控制过程,从而实现对异地的机床进行监控，以达到预期的控制效果。
关键词:数控机床,网络控制，研究
[Abstract] This artical start the point of introduce network monitoring systems used in CNC machine tool technology, the system is a server and client mode as the carrier, and the corresponding sets of characters technical R & D to develop software through the network withclient server control, to complete such as the control program, processing instructions, the processing status of images and information to send and receive control process in order to achieve off-site machine tool monitoring, to achieve the desired control effect.
Keywords: CNC machine tools, network control, research
中图分类号：TG659文献标识码：A 文章编号：
一、绪论
随着科技的进步、网络的发展,网络控制技术逐渐引起了人们的重视。网络控制系统结合了计算机网络技术与自动化控制技术,通过网络的途径，实现了预期的控制过程。现行的网络控制系统主要由机床技术、通信技术、控制技术、检测技术、计算机软件技术、图像技术及网络技术等组成,通过网络对机床的运行进行异地监控,能够减少工作人员的作业量及提高机床的工作效率。网络控制技术是时代的产物，它作为一种新兴技术,已经越来越得到很多科研单位的关注。目前，正在研究和开发的网络控制技术朝着多个方面进展,有的是建立在Web通讯平台基础上的，有的是建立在Socket技术基础上的,还有的是建立在CORBA中间件技术基础上的等等,这些不同方向的研究，势必会为数控机床控制技术的发展带来革命性的变化。本文所开发的数控机床的网络控制系统，它是以WindowsXP为网络开发平台,并以VisualC + +为工具开发,运用了Windows Sockets网络编程接口技术,实现了实时监控局域网内的机床运行的功能。
二、网络协议及传输控制协议网络通信的实现
1、网络协议及传输控制协议简介
在国际互联网技术中，网络协议IP(Internet Protocol)及传输控制协议TCP (Transmission Control Protocol)是两个非常重要的通讯协议,兼容性非常强，可以适用任何互联网络上运用到的通讯。网络协议及传输控制协议的结构可以将网络分成应用层、网络层、传输层和数据链路层共4个不同层次，这种分层方式，它合并了国际标准组织所制定的开放系统互联参考模式的七层传输参考模式当中的一些层面。
2、Windows Sockets简介
Windows Sockets是在Windows下得到了广泛应用的、开放的、支持多种协议的网络编程接口。它利用下层的网络通讯协议功能和对操作系统的调用来实现通讯工作。提供了一种发送和接收数据的机制。
目前，用户可以使用到的套节字有两种形式，即数据报套节字和流式套节字。流套接口提供了双向的，有序的，无重复并且无记录边界的数据流服务，数据报套接口也支持双向的数据流，但并不保证是可靠，有序，无重复的得记录边界的数据流服务。所以，本设计中我们采用流式套节字形式,它在连接数据传输时增强了数据的可靠性。应用程序调用其接口函数实现了通信的过程。
3、流式套节字的操作方法
要想从数据流中读出数据，必须要求先建立连接后方可传输、接收信息数据，而流式套节字的使用方法正是基于连接的协议。其具体操作方法如下：
①为了便于侦听，服务器要建立一个套节字并为其分配地址,在为其分配地址之后,然后调用listen ()函数并使其处于侦听的状态。
②客户机也要建立一个套节并为其分配地址,在为其分配地址之后,然后调用connect ()函数,使其处于请求与服务器套节字连接的状态。
③服务器上创建的套节字在接收到客户机的连接请求信号后,接着调用accept ()函数,此函数的作用是为了创建一个用于连接的套节字，然后以该套节字和客户机上的连接套节字的应用为基础,就能够在服务器跟客户机之间进行相关数据的传输了。
④在传输数据结束之后,客户机与服务器调用closesocket ()函数，以关闭各自的套节字。
三、网络控制系统的设计实现
1、控制系统的原理实现
在该控制系统中，所运用到的网络控制系统软件是在客户机上运行的,而客户机又是通过局域网跟服务器进行连接。控制机床动作的数控系统是在服务器中运行的,首先要运行服务器本机自带的数控系统,并对其进行初始设置,然后进入到网络控制状态,打开服务器侦听套节字,实时等待客户机上的连接请求信号,当服务器上的侦听套节字接收到客户机的连接请求信号后,就对此请求信号进行验证,查看他们的套节字是否相互匹配，如果他们符合匹配的条件,则服务器就跟客户机进行连接,如此一来，服务器和客户机互相之间就可以发送和接收信息指令了。在网络控制状态下，服务器的数控系统可以利用图像传感器实时对机床加工状态图像和机床加工相关参数进行采集,然后服务器将采集到的状态图像以位图格式进行保存，按一定的时间规律发送到客户机，以显示机床的加工状态,并且将服务器采集到的状态参数实时地发送到客户机上。数控机床加工代码可以在客户机所用到的远程控制系统软件中进行编辑,然后将所编辑的数控代码发送到服务器中,并将代码下载到可编程多轴运动控制器上以等待指令信息。客户机将机床加工控制指令发送给服务器,以达到控制机床预期动作的目的,并且客户机还能接收服务器所发送的信息,对机床加工情况进行动态监视。不仅如此，通过远距离对程序进行控制,客户机不仅可以在机床加工过程中修改机床的加工参数,还可以调试机床运行的效果。
2、控制系统的硬件结构实现
本设计中，网络控制系统在对数控机床进行控制时采用的是模块化的硬件结构,该数控系统采用“PC（个人计算机）+ NC（网络计算机）”结构,网络计算机部分采用开放式多轴运动控制器PMAC2-PCI进行主控。网络系统总体上是“服务器+客户机”的形式,其中，数控系统是在服务器上运行的,而网络控制软件是在客户机上运行的,服务器和客户机通过一定的规范连接结构将内部网与外部网进行连接,在数控机床运行前，要在其上安装图像传感器所用的监控摄像头,对机床加工的运行情况进行实时监视,并将所监控到的机床运转的具体情况实时地进行采集与保存。
3、控制系统的软件设计实现
在控制系统中，完美的人机界面不仅可以为控制系统的操作带来方面，跟能够提高数控机床的工作效率。本系统所设计的人机界面运用了Windows编程技术中的分隔视技术,该设计把数控系统的人机界面分为左右两个子窗口。左边的子窗口作用是显示采集到的机床运行图像,这就实现了数控机床加工时对图像的实时监视的过程，而右边的子窗口是作为网络控制的窗口,它实现的功能有很多，如联机网络、显示机床加工状态参数、发送加工代码、调试机床在线网络等功能。
控制系统的软件设计的核心是传递网络数据,为了确保数据能够及时地进行传递,因此，在本系统软件设计中运用的是多线程技术,为了方便控制，又专门建立了一个线程对控制器采集到的数控机床数据进行网絡传递。客户机上的数控代码在编辑好之后,可以同时的传送到服务器上,接着服务器将接收到的数控代码保存到其内存中,然后再对其进行编译，编译完成后执行此数控代码。在控制指令的传递的过程中，客户机可以随时将指令传送给服务器,当服务器接收到指令后立刻进行执行。相比较而言，机床加工情况的图像和状态参数在进行传递时，在操作上则要复杂一些，为了防止在传递过程中位图数据和参数数据可能出现的混乱现象,应该在服务器上采用中断的方法,即在进行图像数据的传递时中断参数数据的传递,当图像数据传递完成之后再进行参数数据的传递。
四、结论
本文所设计的数控机床网络控制系统，进过反复调试后，达到了预期的控制目的，可以满足实际加工的需要，但是在实际操作时，也存在着一定的问题，比如对图像的实时采集显示不及时、机床运行时代码不稳定出现的数控机床运行偶尔停顿现象等，但是笔者相信，随着科技的发展，这些问题一定能够得到很好地解决。
参考文献
[1]李坤鹏.网络数控系统的技术内容.中国机械工程,2009.
[2]齐硕.基于网络的数控制造技术.北方机械工程报,2008.
[3]张帅震.基于Internet的远程监控系统.黑龙江科技学院报,2010.
[4]王建峰．一种基于Internet的远程监控系统．制造业信息化，2002.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词:数控机床,网络控制，研究
[Abstract] This artical start the point of introduce network monitoring systems used in CNC machine tool technology, the system is a server and client mode as the carrier, and the corresponding sets of characters technical R & D to develop software through the network withclient server control, to complete such as the control program, processing instructions, the processing status of images and information to send and receive control process in order to achieve off-site machine tool monitoring, to achieve the desired control effect.
Keywords: CNC machine tools, network control, research
中图分类号：TG659文献标识码：A 文章编号：
一、绪论
随着科技的进步、网络的发展,网络控制技术逐渐引起了人们的重视。网络控制系统结合了计算机网络技术与自动化控制技术,通过网络的途径，实现了预期的控制过程。现行的网络控制系统主要由机床技术、通信技术、控制技术、检测技术、计算机软件技术、图像技术及网络技术等组成,通过网络对机床的运行进行异地监控,能够减少工作人员的作业量及提高机床的工作效率。网络控制技术是时代的产物，它作为一种新兴技术,已经越来越得到很多科研单位的关注。目前，正在研究和开发的网络控制技术朝着多个方面进展,有的是建立在Web通讯平台基础上的，有的是建立在Socket技术基础上的,还有的是建立在CORBA中间件技术基础上的等等,这些不同方向的研究，势必会为数控机床控制技术的发展带来革命性的变化。本文所开发的数控机床的网络控制系统，它是以WindowsXP为网络开发平台,并以VisualC + +为工具开发,运用了Windows Sockets网络编程接口技术,实现了实时监控局域网内的机床运行的功能。
二、网络协议及传输控制协议网络通信的实现
1、网络协议及传输控制协议简介
在国际互联网技术中，网络协议IP(Internet Protocol)及传输控制协议TCP (Transmission Control Protocol)是两个非常重要的通讯协议,兼容性非常强，可以适用任何互联网络上运用到的通讯。网络协议及传输控制协议的结构可以将网络分成应用层、网络层、传输层和数据链路层共4个不同层次，这种分层方式，它合并了国际标准组织所制定的开放系统互联参考模式的七层传输参考模式当中的一些层面。
2、Windows Sockets简介
Windows Sockets是在Windows下得到了广泛应用的、开放的、支持多种协议的网络编程接口。它利用下层的网络通讯协议功能和对操作系统的调用来实现通讯工作。提供了一种发送和接收数据的机制。
目前，用户可以使用到的套节字有两种形式，即数据报套节字和流式套节字。流套接口提供了双向的，有序的，无重复并且无记录边界的数据流服务，数据报套接口也支持双向的数据流，但并不保证是可靠，有序，无重复的得记录边界的数据流服务。所以，本设计中我们采用流式套节字形式,它在连接数据传输时增强了数据的可靠性。应用程序调用其接口函数实现了通信的过程。
3、流式套节字的操作方法
要想从数据流中读出数据，必须要求先建立连接后方可传输、接收信息数据，而流式套节字的使用方法正是基于连接的协议。其具体操作方法如下：
①为了便于侦听，服务器要建立一个套节字并为其分配地址,在为其分配地址之后,然后调用listen ()函数并使其处于侦听的状态。
②客户机也要建立一个套节并为其分配地址,在为其分配地址之后,然后调用connect ()函数,使其处于请求与服务器套节字连接的状态。
③服务器上创建的套节字在接收到客户机的连接请求信号后,接着调用accept ()函数,此函数的作用是为了创建一个用于连接的套节字，然后以该套节字和客户机上的连接套节字的应用为基础,就能够在服务器跟客户机之间进行相关数据的传输了。
④在传输数据结束之后,客户机与服务器调用closesocket ()函数，以关闭各自的套节字。
三、网络控制系统的设计实现
1、控制系统的原理实现
在该控制系统中，所运用到的网络控制系统软件是在客户机上运行的,而客户机又是通过局域网跟服务器进行连接。控制机床动作的数控系统是在服务器中运行的,首先要运行服务器本机自带的数控系统,并对其进行初始设置,然后进入到网络控制状态,打开服务器侦听套节字,实时等待客户机上的连接请求信号,当服务器上的侦听套节字接收到客户机的连接请求信号后,就对此请求信号进行验证,查看他们的套节字是否相互匹配，如果他们符合匹配的条件,则服务器就跟客户机进行连接,如此一来，服务器和客户机互相之间就可以发送和接收信息指令了。在网络控制状态下，服务器的数控系统可以利用图像传感器实时对机床加工状态图像和机床加工相关参数进行采集,然后服务器将采集到的状态图像以位图格式进行保存，按一定的时间规律发送到客户机，以显示机床的加工状态,并且将服务器采集到的状态参数实时地发送到客户机上。数控机床加工代码可以在客户机所用到的远程控制系统软件中进行编辑,然后将所编辑的数控代码发送到服务器中,并将代码下载到可编程多轴运动控制器上以等待指令信息。客户机将机床加工控制指令发送给服务器,以达到控制机床预期动作的目的,并且客户机还能接收服务器所发送的信息,对机床加工情况进行动态监视。不仅如此，通过远距离对程序进行控制,客户机不仅可以在机床加工过程中修改机床的加工参数,还可以调试机床运行的效果。
2、控制系统的硬件结构实现
本设计中，网络控制系统在对数控机床进行控制时采用的是模块化的硬件结构,该数控系统采用“PC（个人计算机）+ NC（网络计算机）”结构,网络计算机部分采用开放式多轴运动控制器PMAC2-PCI进行主控。网络系统总体上是“服务器+客户机”的形式,其中，数控系统是在服务器上运行的,而网络控制软件是在客户机上运行的,服务器和客户机通过一定的规范连接结构将内部网与外部网进行连接,在数控机床运行前，要在其上安装图像传感器所用的监控摄像头,对机床加工的运行情况进行实时监视,并将所监控到的机床运转的具体情况实时地进行采集与保存。
3、控制系统的软件设计实现
在控制系统中，完美的人机界面不仅可以为控制系统的操作带来方面，跟能够提高数控机床的工作效率。本系统所设计的人机界面运用了Windows编程技术中的分隔视技术,该设计把数控系统的人机界面分为左右两个子窗口。左边的子窗口作用是显示采集到的机床运行图像,这就实现了数控机床加工时对图像的实时监视的过程，而右边的子窗口是作为网络控制的窗口,它实现的功能有很多，如联机网络、显示机床加工状态参数、发送加工代码、调试机床在线网络等功能。
控制系统的软件设计的核心是传递网络数据,为了确保数据能够及时地进行传递,因此，在本系统软件设计中运用的是多线程技术,为了方便控制，又专门建立了一个线程对控制器采集到的数控机床数据进行网絡传递。客户机上的数控代码在编辑好之后,可以同时的传送到服务器上,接着服务器将接收到的数控代码保存到其内存中,然后再对其进行编译，编译完成后执行此数控代码。在控制指令的传递的过程中，客户机可以随时将指令传送给服务器,当服务器接收到指令后立刻进行执行。相比较而言，机床加工情况的图像和状态参数在进行传递时，在操作上则要复杂一些，为了防止在传递过程中位图数据和参数数据可能出现的混乱现象,应该在服务器上采用中断的方法,即在进行图像数据的传递时中断参数数据的传递,当图像数据传递完成之后再进行参数数据的传递。
四、结论
本文所设计的数控机床网络控制系统，进过反复调试后，达到了预期的控制目的，可以满足实际加工的需要，但是在实际操作时，也存在着一定的问题，比如对图像的实时采集显示不及时、机床运行时代码不稳定出现的数控机床运行偶尔停顿现象等，但是笔者相信，随着科技的发展，这些问题一定能够得到很好地解决。
参考文献
[1]李坤鹏.网络数控系统的技术内容.中国机械工程,2009.
[2]齐硕.基于网络的数控制造技术.北方机械工程报,2008.
[3]张帅震.基于Internet的远程监控系统.黑龙江科技学院报,2010.
[4]王建峰．一种基于Internet的远程监控系统．制造业信息化，2002.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。