應用于數控機床的網(wǎng)絡(luò )控制技術(shù)研究

　　隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò )控制技術(shù)越來(lái)越引起大家的重視。網(wǎng)絡(luò )控制系統是將計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)結合起來(lái)，從而實(shí)現網(wǎng)絡(luò )控制。

　　網(wǎng)絡(luò )控制系統集機床技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)、檢測技術(shù)、圖像技術(shù)、計算機軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)等于一體，通過(guò)Internet/Intranet對機床進(jìn)行遠程監控，可以使機床具有更大的柔性和可控性。網(wǎng)絡(luò )控制技術(shù)作為一種新興技術(shù)，已經(jīng)引起了許多科研單位的廣泛關(guān)注[1～3]，多種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò )控制技術(shù)正在得到研究和開(kāi)發(fā)，有的基于Web通訊平臺[4～6]，有的利用Socket技術(shù)，還有的基于CORBA中間件技術(shù)等等，這必將給制造業(yè)的發(fā)展帶來(lái)一場(chǎng)有意義的變革。

　　本文介紹筆者開(kāi)發(fā)的數控機床的網(wǎng)絡(luò )控制系統。該系統以Windows2000為開(kāi)發(fā)平臺，用VisualC++工具開(kāi)發(fā)，采用WindowsSockets，實(shí)現了在局域網(wǎng)內對機床的實(shí)時(shí)監控功能。

　　1、TCP/IP網(wǎng)絡(luò )通信的實(shí)現

　　1.1TCP/IP簡(jiǎn)介

　　所謂TCP/IP只是一個(gè)簡(jiǎn)稱(chēng)，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)非常重要的通訊協(xié)議，適用于任何一組互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )上的通訊。

　　TCP/IP的結構將網(wǎng)絡(luò )分成四個(gè)層次，分別是應用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò )層和數據鏈路層。這將國際標準組織(ISO)制定的開(kāi)放系統互聯(lián)參考模式(OSI)的七層傳輸參考模式中的一些層面合并，二者之間映射關(guān)系如圖1所示。

　　圖1 TCP/IP與OSI結構模型的映射關(guān)系

　　1.2WindowsSockets簡(jiǎn)介

　　基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò )通信可以通過(guò)WindowsSockets來(lái)實(shí)現。套節字(socket)是一種通用的網(wǎng)絡(luò )編程接口，它是對通信端點(diǎn)的一種抽象，提供了一種發(fā)送和接收數據的機制。

　　套節字目前有兩種：數據報套節字(DatagramSockets)和流式套節字(StreamSockets)。我們采用流式套節字，因為流式套節字可以將數據按順序無(wú)重復地發(fā)送到目的地，它提供的是一種可靠的面向連接的數據傳輸方式。

　　WindowsSockets提供給引用程序開(kāi)發(fā)者一套簡(jiǎn)單的應用程序接口，應用程序調用其接口函數實(shí)現相互之間的通信。此外WindowsSockets又利用下層的網(wǎng)絡(luò )通訊協(xié)議(如TCP/IP)功能和操作系統實(shí)現實(shí)際的通訊工作。它們之間的關(guān)系如圖2所示。

　　圖2 應用程序與Sockets的關(guān)系

　　1.3流式套節字的使用方法

　　流式套節字的使用方法是基于連接的協(xié)議，在傳輸、接收數據之前必須先建立連接，然后才能從數據流中讀出數據。

　　首先服務(wù)器要創(chuàng )建一個(gè)用于偵聽(tīng)的套節字，為該套節字分配地址之后，調用listen()函數使它處于偵聽(tīng)狀態(tài)；客戶(hù)機在創(chuàng )建套節字完畢后，為套節字分配地址，然后調用connect()函數，請求與服務(wù)器套節字連接；服務(wù)器套節字在收到客戶(hù)機的連接請求后，調用accept()函數，該函數創(chuàng )建一個(gè)用于連接的套節字。應用該套節字和客戶(hù)機上的連接套節字，就可以在服務(wù)器和客戶(hù)機之間進(jìn)行數據傳輸了。在結束傳輸之后，雙方調用closesocket()函數關(guān)閉套節字。其使用方法如圖3所示。

圖3 流式套節字通信流程