数控机床的网络控制技术研究

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1、数控机床的网络控制技术研究介绍了应用于数控机床的网络监控系统。该系统采用服务器/客户机模式，利用套节字技术开发了相应软件，通过客户机对服务器进行网络操作，完成了控制指令、加工代码、加工状态图像及信息的发送和接收，从而实现异地实时控制和监视机床的加工过程。引言   随着网络技术的发展，网络控制技术越来越引起大家的重视。网络控制系统是将计算机网络技术和自动化控制技术结合起来，从而实现网络控制。   网络控制系统集机床技术、控制技术、通信技术、检测技术、图像技术、计算机软件技术、网络技术等于一体，通过Internet/Intranet对机床进行远程监控，可以使机床具

2、有更大的柔性和可控性。网络控制技术作为一种新兴技术，已经引起了许多科研单位的广泛关注[1～3]，多种类型的网络控制技术正在得到研究和开发，有的基于Web通讯平台[4～6]，有的利用Socket技术，还有的基于CORBA中间件技术等等，这必将给制造业的发展带来一场有意义的变革。   本文介绍笔者开发的数控机床的网络控制系统。该系统以Windows2000为开发平台，用VisualC++工具开发，采用WindowsSockets，实现了在局域网内对机床的实时监控功能。1、TCP/IP网络通信的实现1.1TCP/IP简介   所谓TCP/IP只是一个简称，分别指网络

3、协议IP(InternetProtocol)及传输控制协议TCP(TransmissionControlProtocol)，是国际互联网技术中两个非常重要的通讯协议，适用于任何一组互联网络上的通讯。   TCP/IP的结构将网络分成四个层次，分别是应用层、传输层、网络层和数据链路层。这将国际标准组织(ISO)制定的开放系统互联参考模式(OSI)的七层传输参考模式中的一些层面合并，二者之间映射关系如图1所示。图1TCP/IP与OSI结构模型的映射关系1.2WindowsSockets简介   基于TCP/IP的网络通信可以通过WindowsSockets来实现。

4、套节字(socket)是一种通用的网络编程接口，它是对通信端点的一种抽象，提供了一种发送和接收数据的机制。   套节字目前有两种：数据报套节字(DatagramSockets)和流式套节字(StreamSockets)。我们采用流式套节字，因为流式套节字可以将数据按顺序无重复地发送到目的地，它提供的是一种可靠的面向连接的数据传输方式。   WindowsSockets提供给引用程序开发者一套简单的应用程序接口，应用程序调用其接口函数实现相互之间的通信。此外WindowsSockets又利用下层的网络通讯协议(如TCP/IP)功能和操作系统实现实际的通讯工作。它

5、们之间的关系如图2所示。图2应用程序与Sockets的关系1.3流式套节字的使用方法   流式套节字的使用方法是基于连接的协议，在传输、接收数据之前必须先建立连接，然后才能从数据流中读出数据。   首先服务器要创建一个用于侦听的套节字，为该套节字分配地址之后，调用listen()函数使它处于侦听状态；客户机在创建套节字完毕后，为套节字分配地址，然后调用connect()函数，请求与服务器套节字连接；服务器套节字在收到客户机的连接请求后，调用accept()函数，该函数创建一个用于连接的套节字。应用该套节字和客户机上的连接套节字，就可以在服务器和客户机之间进行数

6、据传输了。在结束传输之后，双方调用closesocket()函数关闭套节字。其使用方法如图3所示。图3流式套节字通信流程2、网络控制系统的实现2.1网络控制系统原理   网络控制系统软件运行在客户机上，客户机通过局域网和服务器连接。机床的数控系统在服务器中运行，首先启动服务器的本机数控系统，进行初始设置后，进入网络控制状态，打开侦听套节字，等待客户机的连接请求，待收到客户机的连接请求后，对联机信息进行验证，如果符合联机条件，则和客户机建立连接，双方可以互相发送和接收信息或指令。服务器的数控系统在网络控制状态下可以利用CCD实时采集机床加工状态图像和参数，将图像

7、以位图格式保存并定时发送到客户机显示加工状态，将状态参数实时发送到客户机。在客户机的远程控制系统软件中可以编辑数控加工代码，然后将数控代码传递到服务器中，并下载到PMAC上等待控制指令。从客户机向服务器发送机床加工控制指令，控制机床运转，同时接收服务器发送的信息，动态监视机床加工情况。通过远程控制程序，客户机还可在线修改机床加工参数，并能调试机床。2.2网络控制系统硬件结构   数控机床的网络控制系统采用模块化的硬件结构，数控系统采用“PC+NC”结构，PC机采用奔4主机，NC部分采用开放式多轴运动控制器PMAC2-PCI；网络系统采用“服务器+客户机”方式，

8、数控系统运行在服务器上，网络控制软件运