基于數控機床的網絡控制技術研究

　　引言

　　隨著網絡技術的發展，網絡控制技術越來越引起大家的重視。網絡控制系統是將計算機網絡技術和自動化控制技術結合起來，從而實現網絡控制。

　　網絡控制系統集機床技術、控制技術、通信技術、檢測技術、圖像技術、計算機軟件技術、網絡技術等于一體，通過Internet/Intranet對機床進行遠程監控，可以使機床具有更大的柔性和可控性。網絡控制技術作為一種新興技術，已經引起了許多科研單位的廣泛關注[1～3]，多種類型的網絡控制技術正在得到研究和開發，有的基于Web通訊平臺[4～6]，有的利用Socket技術，還有的基于CORBA中間件技術等等，這必將給制造業的發展帶來一場有意義的變革。

　　本文介紹筆者開發的數控機床的網絡控制系統。該系統以Windows2000為開發平臺，用VisualC++工具開發，采用WindowsSockets，實現了在局域網內對機床的實時監控功能。

　　1、TCP/IP網絡通信的實現

　　1.1TCP/IP簡介

　　所謂TCP/IP只是一個簡稱，分別指網絡協議IP(InternetProtocol)及傳輸控制協議TCP(TransmissionControlProtocol)，是國際互聯網技術中兩個非常重要的通訊協議，適用于任何一組互聯網絡上的通訊。

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

　　圖1 TCP/IP與OSI結構模型的映射關系

　　1.2WindowsSockets簡介

　　基于TCP/IP的網絡通信可以通過WindowsSockets來實現。套節字(socket)是一種通用的網絡編程接口，它是對通信端點的一種抽象，提供了一種發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重復地發送到目的地，它提供的是一種可靠的面向連接的數據傳輸方式。

　　WindowsSockets提供給引用程序開發者一套簡單的應用程序接口，應用程序調用其接口函數實現相互之間的通信。此外WindowsSockets又利用下層的網絡通訊協議(如TCP/IP)功能和操作系統實現實際的通訊工作。它們之間的關系如圖2所示。

　　圖2 應用程序與Sockets的關系

　　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。

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

　　圖3 流式套節字通信流程