0引言数控系统和数控机床产业是一个国家的战略性产业,成为当今工业设备中不可忽视的一种高新 技术。数控系统和数控机床具有高精度、高柔性、高效率等突出优点,特别在少批量、多品种、复 杂形状零件的自动加工中,显示出巨大的优越性。数控技术在国民经济建设中具有重要的作用,它 对我国产业结构改革,传统产业的改造,加强科技进步和国民经济发展,具有重要的先导作用。数 控机床的远程控制技术大体上可分为二种:(1)在数控系统内部集成网络通信功能,设计制造带 有网络接口的数控系统,数控系统生产厂商多采用此项技术。(2)在数控系统外部,为数控系统 附加网络功能,在硬件上对原有数控系统的各种通信接口进行改造和转换,达到连网通信的目的。 此种方式实现较为灵活,但在功能上要受到原有通信接口的局限。对于后一种技术,即在数控系统外部附加网络通信功能,起源于DNC(直接数控Direct NumericalControl)技术并随着DNC技术的发展而逐渐发展为DNC(直接数控D irect Numerical Control)系统。系统一般具有一台或多台数控机床,由一台计算机统一分配控制程序和进行 管理。近年来随着嵌入式计算机技术的发展,基于嵌入式Internet的网络数控技术也得到 了一定的发展。本文采用第二种方式构架一个基于Internet的智能数控机床远程控制系统 。1数控机床远程控制系统的硬件结构在原有网络的基础上,将数控机床与高速计算机局域网相结 合,得到基于Internet的智能数控机床远程控制系统,系统硬件总体结构如图1所示。图1数控机床远程控制系统总体结构图网络主干交换机采用Cisco3508,支干交换机采用C isco3524,二级交换机采用Accton交换机。网络服务器选用HP公司计算机,其中主 干交换机至支干交换机和服务器之间的传输速率为1000兆比特率。主干交换机采用三层交换机 ,直接与校园网相连,并可与Internet网直接通讯。在各实验室、研究所、机床加工现场 内采用集线器(HUB),每台集线器带动数台计算机或其它数字设备。网络设置服务器3台,一台主管图形传输、运程操作和实时控制;一台主管文件服务器,采用Windows NT作为操作系统,具有足够的外存,较强的I/O功能;一台主管电子邮件、文件传输以及浏览器 等功能,因此该网络平台具有多媒体信息传输、远程实时控制、信息检测与故障诊断等多种功能。2数控机床远程控制系统的软件实现2·1TCP传输控制协议的联机与断机目前网络控制的数据传递有两种形式:一种是以应用程序界面形式的客户机与服务器程序通信;另一种是以W eb形式发布的客户端浏览器与网站服务器通信形式。第二种形式客户端不需要下载或安装特定的客户端程序,利用浏览器访问W eb页,并且W eb网站可以方便地扩充、维护,并且具有一整套现成的安全措施。所以,本文采用基于Web的B /S结构形式。TCP是一种面向连接的协议,在进行数据传输之前,必须建立传送端和接收端之 间的联机。TCP连接结构图如图4所示,TCP采用“建立连接请求”、“连接确认”和“建立连接成功”等3次握手连机方式。确保了TCP数据传输的可靠性。图2TCP连接结构图2·2 Socket套接字与客户机/服务器模式Socket套接字规范是一套网络编程的接口,它包含 了一系列与套接字使用有关的库函数。客户机/服务器模式的Socket套接字传输具体步骤如 下。·服务器创建用于监听的套接字,分配地址后调用监听函数使它处于监听状态;·客户机创建 套接字,分配地址,调用连接函数,请求与服务器套接字连接;·服务器套接字在收到客户机的连 接请求后,调用接收函数,创建连接套接字;·应用服务器与客户机的套接字,即可在服务器与客 户机之间进行数据传输;·客户机关闭Socket,服务器关闭连接套接字和监听套接字。2·3采用VC++的Socket编程(程序略)2·4基于Web控制的模型和软件结构基于W eb的网络数控系统的结构如图3所示。浏览器端为信息网中的任一带JVM的浏览器,通过W eb服务器回传的HTML页,解释执行的内嵌Applet程序,建立Socket连接,实现参数输入和数据显示。W eb服务器负责用户监权,发布嵌有Socket客户端的网页等完成数控上位机的各种功能。例如加工程序的传递,多机床的群控以及各机床的故障诊断与显示等。图3基于W eb网络数控系统结构图2·5系统软件结构数控机床控制端与HTML页的数据传输是采用流式S ocket(即TCP协议方式)的客户机/服务器模型。在服务器端(即为数控系统上位机)有加工指令,其主线程承接客户机发送来的加工程序。客户机通过利用Applet可以将程序嵌入Web页面,并且具有平台无关性与支持多线程等特点,进行程序传送和数据画面显示。由于TCP/ IP协议已成为Internet的标准协议,流式Socket(即TCP协议方式)定义了一 种可靠的、面向连接服务的、实现无差错、无重复的顺序数据传输。本软件的核心技术为服务器和 客户机两部分程序。服务器采用VC++编程,主要负责Pro/E产生的数控加工程序的接收和 图形的绘制,其中画图为独立线程。服务器端建立一个以TCP数据流方式的Socket进行程 序传输。建立过程为:首先服务器端建立一个Soctet监听端口,客户端利用此端口和服务器 地址作为参数,建立Socket与服务器之间的连接。若网络畅通,服务器接受连接请求,并建立Socket连接优先权队列。3数控机床远程控制的实现过程采用Pro/EngineerCAD软件编制数据加工程序。该软件具有6个模块:工业设计模块(CA1D)、机械设计模块( CAD)、功能仿真模块(CAE)、制造模块(CAM)、数据管理模块(PDM)和数据变换 模块。其中机械设计模块(CAD)是三维机械设计工具,能绘制任意复杂形状的零件,制造模块 (CAM)能够实现数控加工,零件制造。本地计算机(客户机),将远程计算中心的CAD/C AM系统(如Pro/En-gineer)生成的庞大G代码加工程序,通过网络传输给数控系 统上位机(服务器)的硬盘中。上位机与CNC的通信软件主要实现如下功能:(a)接受来自远 程网络的控制以及CAD软件编制的加工程序。(b)将上位机中的加工程序通过RS232接口 与CNC控制器进行通信。数控系统上位机既可作为网络的服务器,又可利用PC机具有的硬、软 件资源,成为开放式数控系统的理想开发平台。所以,本系统可看作为嵌入式PC机数控系统。既能利用原有的CNC控制器,又能利用基于Web浏览器/服务器的网络资源,逐步实现开放式数控系统。4总结基于Internet的数控机 床远程控制系统是计算机网络技术与数控技术的结合,使得传统意义上的数控技术的含义得到了延 伸。数控设备的网络化在相当高的程度上满足了生产线、制造系统和制造企业对信息集成的需求, 同时使得数控设备具有远程实时监控和远程故障诊断以及网络群控等优良性能,因此数控设备的网 路化是今后数控技术的一个主要的发展方向。基于Internet的数控机床远程控制@许振伟 $浙江工商大学信息与电子工程学院!杭州310035远程控制技术已逐步成为当代数控机床发 展的主要趋势之一。文中给出了基于Internet的数控机床系统的硬件结构,并分析了软件 实现方法。该数控机床可通过高速通信网络及时地向远程监控点提供当前加工状态信息并接收远程 监控命令,从而实现数控系统的远程控制功能,具有很强的实用性。Internet;;数控机床;;远程控制<1>Tohktk.TheFuture Role of DNC in M etalwork ing SME s
.International Journal of Production Research,1996,34(3):863-877.
<2>王春秀.网络制造与远程控制研究.组合机床与自动化加工技术,2003(11).
<3>许振伟.一种新型高性能价格比数控系统.机械工程师,2002(8).衿鹘邮芰 忧肭?并建立Socket连接优先权队列。3数控机床远程控制的实现过程采用Pro/EngineerCAD软件编制数据加工程序。该软件具有6个模块:工业设计模块(CA1D)、机械设计模块( CAD)、功能仿真模块(CAE)、制造模块(CAM)、数据管理模块(PDM)和数据变换 模块。其中机械设计模块(CAD)是三维机械设计工具,能绘制任意复杂形状的零件,制造模块 (CAM)能够实现数控加工,零件制造。本地计算机(客户机),将远程计算中心的CAD/C AM系统(如Pro/En-gineer)生成的庞大G代码加工程序,通过网络传输给数控系 统上位机(服务器)的硬盘中。上位机与CNC的通信软件主要实现如下功能:(a)接受来自远 程网络的控制以及CAD软件编制的加工程序。(b)将上位机中的加工程序通过RS232接口 与CNC控制器进行通信。数控系统上位机既可作为网络的服务器,又可利用PC机具有的硬、软 件资源,成为开放式数控系统的理想开发平台。所以,本系统可看作为嵌入式PC机数控系统。既能利用原有的CNC控制器,又能利用基于Web浏览器/服务器的网络资源,逐步实现开放式数控系统。4总结基于Internet的数控机 床远程控制系统是计算机网络技术与数控技术的结合,使得传统意义上的数控技术的含义得到了延 伸。数控设备的网络化在相当高的程度上满足了生产线、制造系统和制造企业对信息集成的需求, 同时使得数控设备具有远程实时监控和远程故障诊断以及网络群控等优良性能,因此数控设备的网 路化是今后数控技术的一个主要的发展方向。基于Internet的数控机床远程控制@许振伟$浙江工商大学信息与电子工程学院!杭州
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