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数控机床的网络操控技能研讨

    

   介绍了使用于数控机床的网络监控体系。该体系选用服务器/客户机形式,使用套节字技能开发了相应软件,经过客户机对服务器进行网络操作,完成了操控指令、加工代码、加工状况图画及信息的发送和接纳, 然后完成异地实时操控和监督机床的加工进程。

导言

    跟着网络技能的开展, 网络操控技能越来越引起咱们的注重。网络操控体系是将计算机网络技能和自动化操控技能结合起来, 然后完成网络操控。

    网络操控体系集机床技能、操控技能、通讯技能、检测技能、图画技能、计算机软件技能、网络技能等于一体, 经过Internet/ Intranet 对机床进行长途监控, 能够使机床具有更大的柔性和可控性。网络操控技能作为一种新式技能, 现已引起了许多科研单位的广泛重视[1~3] , 多种类型的网络操控技能正在得到研讨和开发, 有的根据Web 通讯渠道[4~6] , 有的使用Socket 技能, 还有的根据CORBA 中间件技能等等,这必将给制作业的开展带来一场有意义的革新。

    本文介绍笔者开发的数控机床的网络操控体系。该体系以Windows2000为开发渠道,用VisualC + + 东西开发,选用Windows Sockets ,完成了在局域网内对机床的实时监控功用。

    1、TCP/IP网络通讯的完成

    1.1 TCP/IP简介

    所谓TCP/IP仅仅一个简称, 别离指网络协议IP(Internet Protocol) 及传输操控协议TCP ( TransmissionControl Protocol) , 是国际互联网技能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的结构将网络分红四个层次, 别离是使用层、传输层、网络层和数据链路层。这将国际标准安排( ISO) 拟定的开放体系互联参阅形式(OSI) 的七层传输参阅形式中的一些层面兼并, 二者之间映射联系如图1所示。


图1 TCP/IP与OSI结构模型的映射联系

    1.2 Windows Sockets 简介

    根据TCP/IP的网络通讯能够经过Windows Sockets来完成。套节字( socket )是一种通用的网络编程接口, 它是对通讯端点的一种笼统, 供给了一种发送和接纳数据的机制。

    套节字现在有两种:数据报套节字( Datagram Sockets) 和流式套节字(Stream Sockets) 。咱们选用流式套节字, 由于流式套节字能够将数据按次序无重复地发送到意图地, 它供给的是一种牢靠的面向衔接的数据传输办法。

    Windows Sockets 供给给引证程序开发者一套简略的使用程序接口, 使用程序调用其接口函数完成相互之间的通讯。此外Windows Sockets 又使用基层的网络通讯协议(如TCP/ IP) 功用和操作体系完成实践的通讯作业。它们之间的联系如图2所示。


图2 使用程序与Sockets的联系

    1.3 流式套节字的使用办法

    流式套节字的使用办法是根据衔接的协议, 在传输、接纳数据之前必须先树立衔接, 然后才能从数据流中读出数据。

    首要服务器要创立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况; 客户机在创立套节字完毕后, 为套节字分配地址, 然后调用connect () 函数, 恳求与服务器套节字衔接; 服务器套节字在收到客户机的衔接恳求后, 调用accept () 函数, 该函数创立一个用于衔接的套节字。使用该套节字和客户机上的衔接套节字,就能够在服务器和客户机之间进行数据传输了。在完毕传输之后, 两边调用closesocket ( ) 函数封闭套节字。其使用办法如图3所示。


图3 流式套节字通讯流程

    2、网络操控体系的完成

    2.1 网络操控体系原理

    网络操控体系软件工作在客户机上, 客户机经过局域网和服务器衔接。机床的数控体系在服务器中工作,首要发动服务器的本机数控体系,进行初始设置后,进入网络操控状况,翻开侦听套节字,等候客户机的衔接恳求,待收到客户机的衔接恳求后,对联机信息进行验证,假如契合联机条件,则和客户机树立衔接, 两边能够相互发送和接纳信息或指令。服务器的数控体系在网络操控状况下能够使用CCD 实时收集机床加工状况图画和参数,将图画以位图格局保存并守时发送到客户机显现加工状况,将状况参数实时发送到客户机。在客户机的长途操控体系软件中能够修正数控加工代码,然后将数控代码传递到服务器中,并下载到PMAC 上等候操控指令。从客户机向服务器发送机床加工操控指令,操控机床工作,一起接纳服务器发送的信息,动态监督机床加工状况。经过长途操控程序, 客户机还可在线修正机床加工参数,并能调试机床。

    2.2 网络操控体系硬件结构

    数控机床的网络操控体系选用模块化的硬件结构,数控体系选用“PC + NC”结构, PC 机选用奔4主机, NC部分选用开放式多轴运动操控器PMAC2-PCI;网络体系选用“服务器+ 客户机”办法, 数控体系工作在服务器上, 网络操控软件工作在客户机上,服务器和客户机经过网卡和通讯电缆衔接在Intranet/Internet上,数控机床上装置CCD摄像头,用来监督机床加工状况,并经过图画收集卡, 将机床的工作状况实时收集保存。该体系硬件结构如图4所示。


图4 网络操控体系硬件结构

2.3 网络操控体系软件设计

    友爱的人机界面关于任何操控体系是不行短少的。本体系界面设计选用Windows 编程中的分隔视技能, 将数控体系人机界面分红二个子窗口。左面的窗口为图画显现窗口,完成机床加工进程的图画监督;右边的窗口为网络操控窗口, 完成网络联机与断开、加工代码修正及发送、机床加工状况参数显现、机床在线网络调试等功用。

    软件设计的关键是数据的网络传递,为了确保数据及时传递,在软件设计中选用了多线程技能,专门树立一个线程对收集的机床数据进行网络传递。该体系的流程图如图5所示。数控代码在客户机上修正好之后,能够一次性传递给服务器, 服务器将数控代码保存到内存中,然后在编译履行数控代码。操控指令的传递能够随时从客户机传递到服务器,服务器接到指令后当即履行。关于机床加工图画和状况参数的传递则要杂乱一些。在服务器上,数控体系经过CCD摄像头实时收集加工图画,使用守时器在每一个周期内将图画保存为位图文件,然后将位图文件经过网络传递到客户机上,客户机在接纳完每一个位图文件后,用守时器在每一个周期在图画显现窗口进行改写显现,使加工图画坚持连续性。一起服务器上的数控体系实时收集机床状况参数,使用守时器每一个周期将以必定格局的数据传递到客户机,客户机对数据进行接纳后剖析,再用守时器在一个周期内对状况参数进行更新显现。为了防止位图数据和参数数据在传递时的紊乱现象,在服务器端选用中止办法,在传递图画数据时中止参数数据的传递,等图画数据传递完之后再传递参数数据,这样就很好的处理了在数据传递进程中的占用通道的对立问题。


图5 网络操控体系软件流程图

    软件在工作进程中图画显现和参数更新会存在必定的滞后性,这与网络传递的速度以及数据量的巨细有必定联系。

    3、网络操控体系演示

    图6为开发的网络操控体系在局域网内对机床加工进行网络监控的演示状况。经过实验能够看出,操控指令和状况数据的传递实时性较好,能够满意实践操控的需求;加工状况的图画显现改写速度较慢,实时性稍差,图画显现具有跳动性,需求进一步进步图画显现的流畅性。


图6 网络操控体系长途监控演示界面

    4、定论

    本文详细介绍了一套使用于数控机床的网络操控体系, 根据TCP/IP通讯协议,使用Socket (套节字) ,树立服务器/ 客户机形式,装有数控体系的主机作为服务器,网络操控端作为客户机。经过客户机对数控机床进行网络操控和调试, 能够使机床具有更大的柔性和可控性。该体系能够异地实时操作机床, 根本到达动态调试和监控机床工作状况的意图,为机床操控和调试技能供给了高效的途径,具有必定的实用性和价值。

    参阅文献

    【1】韩 江等1 网络数控体系的概念及其技能内容1 我国机械工程, 2001 (10) : 1141~11441
    【2】张 洁等1 智能化数控加工单元的长途操作与操控体系1 我国机械工程, 1998 (12) : 753~7561
    【3】周 奇等1 根据网络的数操控造技能1 机电工程,2002 , 19 (5) : 57~611
    【4】贾振原等1 长途操控快速成型加工技能研讨1 大连理工大学学报, 2001 , 41 (4) : 472~4761
    【5】王建峰等1 一种根据Internet 的长途监控体系1 制作业信息化, 2002 (3) : 7~91
    【6】史旭明等1 根据PC 的开放式数控体系在Intranet 中的使用1 组合机床与自动化加工技能, 2001 , 1 : 26~291