对于数控机床的网络控制技术研究

　　引言

　　随着控制系统的结构日益变得复杂，控制对象由单变量线性对象逐渐变为多变量非线性对象；控制目标由单一变为多个；执行控制的器件也由独立的模拟元器件变为现在的大规模集成电路和计算机控制。这样一来，控制系统各部件间要交换的信息就更多了。传统控制系统的连接繁杂，对系统的维护、改进、升级都比较困难。随着计算机技术、通信技术与控制技术的不断发展和融合，控制系统逐渐向网络化、集成化、分布化、节点智能化的方向发展，网络化控制系统在各个领域得到了广泛的应用，成为控制界研究的一个热点。

　　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。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，如图1所示。

　　图1 TCP/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。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。套节字目前有两种：数据报套节字（DatagramSockets）和流式套节字（StreamSockets）。

　　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

　　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。

　　结论

　　本文具体介绍了一套应用于数控机床的网络控制系统，基于TCP/IP通讯协议，利用Socket（套节字），建立服务器/客户机模式，装有数控系统的主机作为服务器，网络控制端作为客户机。通过客户机对数控机床进行网络控制和调试，可以使机床具有更大的柔性和可控性。该系统可以异地实时操作机床，基本达到动态调试和监控机床运转情况的目的，为机床控制和调试技术提供了高效的途径，具有一定的实用性和价值。