引言

　　隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展委勤，網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)越來越引起大家的重視焊虏。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動化控制技術(shù)結(jié)合起來沮翔，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制焰望。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)集機(jī)床技術(shù)骚亿、控制技術(shù)、通信技術(shù)熊赖、檢測技術(shù)来屠、圖像技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)咱窜、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等于一體岩哥，通過Internet/Intranet對機(jī)床進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，可以使機(jī)床具有更大的柔性和可控性牺幻。國內(nèi)外許多學(xué)者已經(jīng)對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究和開發(fā)复罕，有的基于Web通訊平臺，有的以Windows為開發(fā)平臺魂拢，用VC++工具塑业，采用Windows

　　Sockets技術(shù)，還有的基于CORBA中間件技術(shù)等等镜踪。

　　本文采用JavaSockets技術(shù)來實(shí)現(xiàn)通過網(wǎng)絡(luò)對機(jī)床的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能低柑。

　　1．Java簡介

　　對于通用網(wǎng)絡(luò)編程語言來說，三個(gè)必要的支柱是：可移植性、速度和安全性汉统∏畲酰　　

　　Java語言在各方面表現(xiàn)都比較均衡的，通過以上的比較和分析得知無論是從長遠(yuǎn)的發(fā)展和目前的需求來看暂畴，使用Java語言都是一個(gè)正確的選擇段直。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)作為一個(gè)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下開發(fā)和使用的程序，它必須具有良好的通用性溶诞、跨平臺性鸯檬、穩(wěn)定性和安全性。使用Java語言來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編程螺垢，能夠滿足其在各個(gè)方面的需要喧务。

　　Java提供了兩種功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支持機(jī)制：URL訪問網(wǎng)絡(luò)資源的類和用Socket通訊的類，來滿足不同的要求枉圃。一是URL用于訪問Internet網(wǎng)上資源的應(yīng)用功茴；另一種是針對client/server(客戶端/服務(wù)器)模式的應(yīng)用以及實(shí)現(xiàn)某些特殊的協(xié)議的應(yīng)用，它的通訊過程是基于TCP/IP協(xié)議中傳輸層接口socket實(shí)現(xiàn)的孽亲。

　　(1)TCP/IP協(xié)議

　　所謂TCP/IP只是一個(gè)簡稱痊土，分別指網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IP(InternetProtocol)及傳輸控制協(xié)議TCP(TransmissionControlProtocol)，是國際互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中兩個(gè)非常重要的通信協(xié)議墨林，適用于任何一組互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上的通訊赁酝。并且組建以TCP/IP為網(wǎng)絡(luò)的成本相對較少，以TCP/IP組建的網(wǎng)絡(luò)也較為彈性旭等。TCP/IP體系結(jié)構(gòu)是專門用來描述TCP/IP協(xié)議族的酌呆，TCP/IP的結(jié)構(gòu)將網(wǎng)絡(luò)分成四個(gè)層次，分別是應(yīng)用層明疮、傳輸層忱脆、網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層。

　　(2)Javasockets簡介

　　套接字(socket)是一種通用的網(wǎng)絡(luò)編程接口儡矫，它是對通信端點(diǎn)的一種抽象圈蔬，提供了一種發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的機(jī)制。套接字目前有兩種:

　　數(shù)據(jù)報(bào)套接字(DatagramSockets)和流式套接字(StreamSockets)角殃。我們采用流式套接字杆谓，因?yàn)榱魇教捉幼挚梢詫?shù)據(jù)按順序無重復(fù)地發(fā)送到目的地，它提供的是一種可靠的面向連接的數(shù)據(jù)傳輸方式险丧。

　〖咚洹ａ流式套接字的使用方法

　　流式套接字的使用方法是基于連接的協(xié)議，在傳輸愧鹊、接收數(shù)據(jù)之前必須先建立連接而灸，然后才能從數(shù)據(jù)流中讀出數(shù)據(jù)拐尚。首先服務(wù)器要創(chuàng)建一個(gè)用于偵聽的套接字，為該套接字分配地址之后电湘，調(diào)用listen隔节。

　　函數(shù)使它處于偵聽狀態(tài);客戶機(jī)在創(chuàng)建套接字完畢后，為套接字分配地址寂呛，然后調(diào)用connect()函數(shù)怎诫，請求與服務(wù)器套接字連接;

　　服務(wù)器套接字在收到客戶機(jī)的連接請求后，調(diào)用accept()函數(shù)昧谊，該函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)用于連接的套接字刽虹。應(yīng)用該套接字和客戶機(jī)上的連接套接字酗捌，就可以在服務(wù)器和客戶機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸了呢诬。在結(jié)束傳輸之后，雙方調(diào)用closesocket()函數(shù)關(guān)閉套接字胖缤。

　　2．網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

　　(1)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)原理

　　網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)軟件運(yùn)行在客戶機(jī)上尚镰，客戶機(jī)通過Intranet/Internet和服務(wù)器連接。機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)在服務(wù)器中運(yùn)行哪廓，首先啟動服務(wù)器的本機(jī)數(shù)控系統(tǒng)狗唉，進(jìn)行初始設(shè)置后，進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)控制狀態(tài)涡真，打開偵聽套節(jié)字音哟，等待客戶機(jī)的連接請求，待收到客戶機(jī)的連接請求后吟因，對聯(lián)機(jī)信息進(jìn)行驗(yàn)證犯渣，如果符合聯(lián)機(jī)條件，則和客戶機(jī)建立連接产歧，雙方可以互相發(fā)送和接收信息或指令甥轿。服務(wù)器的數(shù)控系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)控制狀態(tài)下可以利用攝像頭實(shí)時(shí)采集機(jī)床加工狀態(tài)圖像和參數(shù)，將圖像以位圖格式保存并定時(shí)發(fā)送到客戶機(jī)顯示加工狀態(tài)品庞，將狀態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)發(fā)送到客戶機(jī)绿相；服務(wù)器和客戶機(jī)之間也可以通過超級語音或網(wǎng)絡(luò)對講機(jī)進(jìn)行語音交流。在客戶機(jī)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)軟件中可以編輯數(shù)控加工代碼斋垫，然后將數(shù)控代碼傳遞到服務(wù)器中篷低，并下載到PMAC上等待控制指令。從客戶機(jī)向服務(wù)器發(fā)送機(jī)床加工控制指令届饰，控制機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)唉私，同時(shí)接收服務(wù)器發(fā)送的信息，動態(tài)監(jiān)視機(jī)床加工情況染突。通過遠(yuǎn)程控制程序捻爷，客戶機(jī)還可在線修改機(jī)床加工參數(shù)辈灼，并能調(diào)試機(jī)床。

　　(2)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

　　本文設(shè)計(jì)了一套NC嵌入PC型的開放式數(shù)控系統(tǒng)也榄。系統(tǒng)的控制軸數(shù)為3軸巡莹，聯(lián)動軸數(shù)為2軸，本系統(tǒng)以工業(yè)PC作為主機(jī)甜紫，CNC的內(nèi)核采用美國DELTATAU公司推出PMAC-LITE型可編程多軸運(yùn)動控制器降宅，PC上的CPU與PMAC卡的CPU構(gòu)成主從式雙微處理器結(jié)構(gòu)，兩個(gè)CPU各自實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能囚霸，其中PMAC完成插補(bǔ)運(yùn)算腰根、位置控制、刀補(bǔ)拓型、速度處理以及PLC等實(shí)時(shí)控制额嘿；PC則通過調(diào)用Pcomm32包函數(shù)庫里的相應(yīng)功能函數(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的基本功能劣挫。為了實(shí)現(xiàn)PMAC多軸運(yùn)動控制的功能册养，還需在PMAC板上擴(kuò)展相應(yīng)的I/O板、伺服驅(qū)動單元险悲、伺服電機(jī)修梭、編碼器等，最終形成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)专勇。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用"服務(wù)器+

　　客戶機(jī)"方式纸级，數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行在服務(wù)器上，網(wǎng)絡(luò)控制軟件運(yùn)行在客戶機(jī)上客洁，服務(wù)器和客戶機(jī)通過網(wǎng)卡和通信電纜連接在Intranet/Internet上描刹，數(shù)控機(jī)床上安裝CCD攝像頭，用來監(jiān)視機(jī)床加工情況但治，并通過圖像采集卡碾危，將機(jī)床的運(yùn)轉(zhuǎn)情況實(shí)時(shí)采集保存；服務(wù)器和客戶機(jī)PC上均設(shè)置語音功能习诬，以便二者通過對話能更好的交流丛铅。

　　(3)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　友好的人機(jī)界面對于任何控制系統(tǒng)是不可缺少的。本系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)采用Windows編程中的分隔視技術(shù)零短，將數(shù)控系統(tǒng)人機(jī)界面分成二個(gè)子窗口壤趴。左邊的窗口為圖像顯示窗口，實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工過程的圖像監(jiān)視瑞侮；右邊的窗口為網(wǎng)絡(luò)控制窗口的圆，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)與斷開、加工代碼編輯及發(fā)送半火、機(jī)床加工狀態(tài)參數(shù)顯示越妈、機(jī)床在線網(wǎng)絡(luò)調(diào)試等功能季俩。

　　軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳遞，為了保證數(shù)據(jù)及時(shí)傳遞梅掠，在軟件設(shè)計(jì)中采用了多線程技術(shù)酌住，專門建立一個(gè)線程對采集的機(jī)床數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳遞。數(shù)控代碼在客戶機(jī)上編輯好之后阎抒，可以一次性傳遞給服務(wù)器酪我，服務(wù)器將數(shù)控代碼保存到內(nèi)存中，然后在編譯執(zhí)行數(shù)控代碼且叁《伎蓿控制指令的傳遞可以隨時(shí)從客戶機(jī)傳遞到服務(wù)器，服務(wù)器接到指令后立即執(zhí)行逞带。對于機(jī)床加工圖像和狀態(tài)參數(shù)的傳遞則要復(fù)雜一些欺矫。在服務(wù)器上，數(shù)控系統(tǒng)通過CCD攝像頭實(shí)時(shí)采集加工圖像少镇，利用定時(shí)器在每一個(gè)周期內(nèi)將圖像保存為位圖文件胯炊，然后將位圖文件通過網(wǎng)絡(luò)傳遞到客戶機(jī)上孟掺，客戶機(jī)在接收完每一個(gè)位圖文件后效荷，用定時(shí)器在每一個(gè)周期在圖像顯示窗口進(jìn)行刷新顯示，使加工圖像保持連續(xù)性喂搬。同時(shí)服務(wù)器上的數(shù)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集機(jī)床狀態(tài)參數(shù)密士，利用定時(shí)器每一個(gè)周期將以一定格式的數(shù)據(jù)傳遞到客戶機(jī)，客戶機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行接收后分析熙拐，再用定時(shí)器在一個(gè)周期內(nèi)對狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行更新顯示孙般。

　　為了避免位圖數(shù)據(jù)和參數(shù)數(shù)據(jù)在傳遞時(shí)的混亂現(xiàn)象，在服務(wù)器端采用中斷方法搏翎，在傳遞圖像數(shù)據(jù)時(shí)中斷參數(shù)數(shù)據(jù)的傳遞谊蚣，等圖像數(shù)據(jù)傳遞完之后再傳遞參數(shù)數(shù)據(jù)，這樣就很好的解決了在數(shù)據(jù)傳遞過程中的占用通道的矛盾問題吸辽。軟件在運(yùn)行過程中圖像顯示和參數(shù)更新會存在一定的滯后性职鸟，這與網(wǎng)絡(luò)傳遞的速度以及數(shù)據(jù)量的大小有一定關(guān)系。

　　3．網(wǎng)絡(luò)安全策略

　　遠(yuǎn)程控制的安全性是非常關(guān)鍵而又復(fù)雜的問題藏斩，主要包括信息的完整躏结、保密和可用等因素。采用加密性網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)可以提供網(wǎng)絡(luò)通信的端到端的安全保障狰域。防火墻技術(shù)也能提高服務(wù)器端的安全等級媳拴，此外，漏洞掃描和入侵檢測技術(shù)對提高系統(tǒng)安全性能也帶來好處兆览。

　　4．總結(jié)

　　本文具體介紹了一套應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)屈溉，基于TCP/IP通訊協(xié)議塞关，利用JavaSockets(套接字)，建立服務(wù)器/客戶機(jī)模式子巾，裝有數(shù)控系統(tǒng)的主機(jī)作為服務(wù)器描孟，網(wǎng)絡(luò)控制端作為客戶機(jī)。通過客戶機(jī)對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制和調(diào)試砰左，可以使機(jī)床具有更大的柔性和可控性匿醒。該系統(tǒng)可以異地實(shí)時(shí)操作機(jī)床，基本達(dá)到動態(tài)調(diào)試和監(jiān)控機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)情況的目的缠导，為機(jī)床控制和調(diào)試技術(shù)提供了高效的途徑抢妈，具有一定的實(shí)用性和價(jià)值。

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