基于LabVIEW的數控機床網絡測控系統--網絡通信關鍵技術研究 （一）

　　4數控機床遠程測控系統的網絡通信關鍵技術研究

　　基于Internet組建數控機床網絡測控系統目前主要有兩種基本的模式：C/S和B/S模式。兩種通信模式各有自己的優缺點，本章將對兩種結構進行詳細的比較。同時在LabVIEW環境下實現網絡通信的也有多種方式，在本章中會做一一比較。數據的存儲與訪問也是實現遠程測控系統的關鍵，在本章最后會進行Web數據庫的設計和LabVIEW平臺下實現遠程數據庫的訪問技術方面的分析與研究。

　　4.1 B/S結構與C/S結構的比較

　　本文提出的基于Internet組建網絡化測控系統目前主要有兩種基本的模式：C/S和B/S模式，性能和功能場合上各有自己的優缺點，現做如下分析對比。

　　(1)C/S模式：(客戶/服務器模式)

　　C/S模式模型是網絡通信中常用的一種模型，通常集散控制系統多采用這種結構，它一般有多個客戶端來采集數據，而且通常有一個服務器來充當數據庫的角色，客戶端通過通信協議把測試數據寫入遠程服務器數據庫。這種模型的設計包括兩個方面：客戶端采集程序和遠程發布的程序設計以及客戶端數據的接收程序的設計。在LabVIEW環境下，專門為測試數據的安全快速的傳輸設置了DSTP協議。

　　C/S模式的優點：

　　①由于客戶端實現與服務器的直接相連，沒有中間環節，因此響應速度快。

　　②操作界面漂亮、形式多樣，可以充分滿足客戶自身的個性化要求。

　　③C/S結構的管理信息系統具有較強的事務處理能力，能實現復雜的業務流程。

　　C/S模式的缺點：

　　①需要專門的客戶端安裝程序，分布功能弱，針對點多面廣且不具備網絡條件的用戶群體，不能夠實現快速部署安裝和配置。

　　②兼容性差，對于不同的開發工具，具有較大的局限性。若采用不同工具，需要重新改寫程序。

　　③開發成本較高，需要具有一定專業水準的技術人員才能完成。

　　(2)B/S模式：(瀏覽器/服務器模式)

　　B/S模型是為了方便用戶在Web下發布數據。通常用戶端只需要安裝一個瀏覽器，直接訪問該測控網站的地址，就可以監視遠程測控點的數據變化情況。它的主要工作就是在服務器端程序的開發，不存在客戶端程序的開發和維護。在B/S模式下，一般采用HTTP協議。B/S組網模式的網絡化虛擬儀器如圖4.1所示。

　　B/S模式的優點：

　　①具有分布性特點，可以隨時隨地進行查詢、瀏覽等業務處理。

　　②業務擴展簡單方便，通過增加網頁即可增加服務器功能。

　　③維護簡單方便，只需要改變網頁，即可實現所有用戶的同步更新。

　　④開發簡單，共享性強。

　　B/S模式的缺點:

　　①個性化特點明顯降低，無法實現具有個性化的功能要求。

　　②操作是以鼠標為最基本的操作方式，無法滿足快速操作的要求。

　　③頁面動態刷新，響應速度明顯降低。

　　④無法實現分頁顯示，給數據庫訪問造成較大的壓力。

　　⑤功能弱化，難以實現傳統模式下的特殊功能要求。

　　綜上所述，B/S模式建立在廣域網上，面向不同的用戶群，分散地域，這是C/S模式無法作到的。與操作系統平臺關系最小。C/S模式多是建立的Window平臺上，表現方法有限，對程序員普遍要求較高，B/S模式建立在瀏覽器上，有更加豐富和生動的表現方式與用戶交流。。并且大部分難度減低，降低開發成本。鑒于兩種結構模式優缺點性能的比較和筆者的論文實現難以上考慮，本文的遠程測控系統采用B/S模式。

　　4.2 LabVIEW實現網絡通信的方法研究

　　數控機床遠程測控系統有多種實現網絡通信的方法。

　　其中，基于虛擬儀器LabVIEW實現網絡通信有四大類方法：

　　(1)使用網絡通信協議編程實現網絡通信，可以使用的通信協議類型包括TCP/IP協議、UDP、串口通信協議、無線網絡協議、Socket等;

　　(2)使用基于TCP/IP的數據傳輸協議DSTP的DataSocket技術實現網絡通信;

　　(3)使用共享變量實現網絡通信;

　　(4)通過遠程訪問來實現網絡通信。

　　本節將簡單地分析了各種方法的優缺點及應用場合。

　　4.2.1 TCP與UDP通信技術

　　TCP與UDP，這些協議在絕大多數計算機上都有安裝，因此他們的使用更為普遍，但是正是由于這些協議更加基礎，因此針對它們的編程要更加復雜，用戶需要考慮如何建立連接、分配端口號、進行地址轉換等。LabVIEW為用戶提供了封裝好的VI函數，大大簡化了TCP與UDP編程。

　　網絡通信協議是網絡中傳遞、管理信息的一些規范，是計算機之間相互通信需要共同遵守的一些規則。網絡通信協議通常被分為多個層次，每一層完成一定的功能，通信在對應的層次之間進行。LabVIEW中支持的通信協議類型包括TCP/IP、UDP、串口通信協議、無線網絡協議和郵件傳輸協議。TCP/IP協議體系是目前最成功，使用最頻繁的Internet協議，有著良好的實用性和開放性。它定義了網絡層的網際互連協議IP，傳輸層的傳輸控制協議TCP、用戶數據協議UDP等。

　　選擇采用C/S模式網絡應用構架時，網絡通信利用Socket編程。Socket是TCP/IP協議傳輸所提供的接口，一般對于軟件開發主要使用兩種類型的套接字：