应用于数控机床的网络控制技术研究

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，并下载到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。通过远程控制程序，客户机还可在线修改机床加工参数，并能调试机床。

　　2.2网络控制系统硬件结构

数控机床的网络控制系统采用模块化的硬件结构，数控系统采用“PC+NC”结构，PC机采用奔4主机，NC部分采用开放式多轴运动控制器PMAC2-PCI；网络系统采用“服务器+客户机”方式，数控系统运行在服务器上，网络控制软件运行在客户机上，服务器和客户机通过网卡和通信电缆连接在Intranet/Internet上，数控机床上安装CCD摄像头，用来监视机床加工情况，并通过图像采集卡，将机床的运转情况实时采集保存。该系统硬件结构如图4所示。

图4 网络控制系统硬件结构

2.3网络控制系统软件设计

友好的人机界面对于任何控制系统是不可缺少的。本系统界面设计采用Windows编程中的分隔视技术，将数控系统人机界面分成二个子窗口。左边的窗口为图像显示窗口，实现机床加工过程的图像监视；右边的窗口为网络控制窗口，实现网络联机与断开、加工代码编辑及发送、机床加工状态参数显示、机床在线网络调试等功能。

　　软件设计的关键是数据的网络传递，为了保证数据及时传递，在软件设计中采用了多线程技术，专门建立一个线程对采集的机床数据进行网络传递。该系统的流程图如图5所示。数控代码在客户机上编辑好之后，可以一次性传递给服务器，服务器将数控代码保存到内存中，然后在编译执行数控代码。控制指令的传递可以随时从客户机传递到服务器，服务器接到指令后立即执行。对于机床加工图像和状态参数的传递则要复杂一些。在服务器上，数控系统通过CCD摄像头实时采集加工图像，利用定时器在每一个周期内将图像保存为位图文件，然后将位图文件通过网络传递到客户机上，客户机在接收完每一个位图文件后，用定时器在每一个周期在图像显示窗口进行刷新显示，使加工图像保持连续性。同时服务器上的数控系统实时采集机床状态参数，利用定时器每一个周期将以一定格式的数据传递到客户机，客户机对数据进行接收后分析，再用定时器在一个周期内对状态参数进行更新显示。为了避免位图数据和参数数据在传递时的混乱现象，在服务器端采用中断方法，在传递图像数据时中断参数数据的传递，等图像数据传递完之后再传递参数数据，这样就很好的解决了在数据传递过程中的占用通道的矛盾问题。

图5 网络控制系统软件流程图