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開（kāi）放（fàng）式數控係統網絡

2018-5-17 來源：臨沂大（dà）學汽車學院作者：趙琳（lín）

摘要：科技日益發展，數控加工技術方麵越來越（yuè）多（duō）的采用（yòng）開放式數控係統，開放式，顧名思義，是（shì）一種能夠實現模塊化、能夠重構、能夠（gòu）擴展的控製係統，給二次（cì）開發提供更多的餘地，不斷滿足新加工的需要。該次設計開發研究一種基於PC機和WINDOWS平台的開（kāi）放式數控網絡遠程監控係統。將以太網技（jì）術應用於開放式（shì）數控係統（tǒng）的網絡（luò）遠程監（jiān）控中，采用星（xīng）型與總線型相混合的拓撲結（jié）構（gòu），構建了基於客戶機／服務器(C/S)與瀏（liú）覽器/服務器（B/S)相結合（hé）的運行（háng）模式的網絡（luò）監控平台。采用VC++6.0語言進行監控界麵的編程，利用（yòng）基於（yú）MFC的Windows Socket網絡編程技術作為數控機床（chuáng）網絡監控係統軟件。

關鍵詞：開放式數控係統以（yǐ）太網（wǎng）網絡遠程監控

截止目前，監控係統的發展走過了3個裏程，第一個裏程是被稱為CCTV的（de）模擬視頻監控係（xì）統，第二個裏程是被稱為DVR的數字食品監控係統，到現在（zài）的第三代監控係統，則是IPVS，即完（wán）全基於IP網絡視頻監控係統（tǒng）。遠程監控的含義主要是從離被實施（shī）動作的對象較遠的距離來實施監測和控製（zhì）。其中，通過具體（tǐ）的硬件係統達（dá）到對信息的獲取（qǔ），然後通過傳輸係統進行傳輸，被監控的對象則通過（guò）遠程的監（jiān）控來被操作。人們通常所（suǒ）述的監控，可以指監控一條街的動態，監控一條生產線的運作，根據不同的信息源來確定（dìng）下一步的具體操作（zuò）。

通過基於windows操作係（xì）統的個人計算機開發的開放式網絡遠程監控係統（tǒng）。這個係統主要包含以下兩個方麵的要點：（1）實現網絡的硬（yìng）件基礎。構建一個局域網，在網絡中包含多個數控係統，以（yǐ）及一台監（jiān）控（kòng）計算機。這台電腦可以給與安裝用戶提供數據顯示（shì）、數據下載等服務；（2）實現網絡的軟（ruǎn）件基礎，開發出能夠實現上述網絡監控（kòng）功能的軟件係（xì）統。

1 、數控機床機械結構（gòu）和電氣控（kòng）製部分設計（jì）

伺服係統可分為3種類型，即（1）開環控製係統；（2）閉（bì）環控製係統;（3）半閉環（huán）控製係統。首先開環控製係統，沒有反饋裝置，係統結構簡單，成本低廉，調試和維修都比（bǐ）較簡單。目前國內多（duō）數經濟型數控機床普遍（biàn）采用開環伺服係統，因此該係統也采用開環控製。

圖1 個人機和服務器的連接示意圖

閉環控製係統具有反（fǎn）饋裝置，裝在（zài）機床移動部件（jiàn）上來檢測實際位移量，能補償係（xì）統的誤差，控製精度高，但（dàn）係（xì）統結構和調試比較複雜，造價高。

脈衝當量是指在輸（shū）入一個脈衝後（hòu）機床運動部件產生的位移量銑床的脈衝當量是0.01～0.005 mm/脈衝，故機床的脈衝當量設定為0.01 mm/脈衝。

滾珠絲杠螺母副（fù）的選（xuǎn）型中包括（kuò）了對X向、Y向和Z向進給絲杆（gǎn）及其（qí）步進（jìn）電機的選擇，也包括V帶的選型。電氣控製的幾個方麵可以通過以下幾個方向來進行選擇。

(1) 數據存儲器的擴展。由於（yú） 8 9 C5 2 內部 R A M隻有256B，不能滿足該係統的需求，故需要擴（kuò）展片之外的數據（jù）存儲器（qì）。常用的數據存儲器芯片有6116、6264、62256等，均為（wéi）28腳雙列直插式（shì）扁平封裝。CPU與程序存儲器的（de）連接方（fāng）法和與數據存儲器的連接方（fāng）法基本相同，隻有控製線的連（lián）接方法不同（tóng），89C52芯片的/RD引腳與RAM讀輸入信號/OE相（xiàng）連，8031芯片的/WR與RAM的寫輸入信號/WR相連（2）譯碼電路設計地（dì）址譯碼有線選法和全地址譯碼兩種。線選法用於規模較小的係統，不需要地址譯碼器從（cóng）而減少了成本，但其可尋址的芯片數目受到限製，且地（dì）址（zhǐ）空（kōng）間不連續，而全地址譯碼電路（lù）利用的地址空間很（hěn）充分，可擴展較（jiào）多的外圍（wéi）芯（xīn）片。常用（yòng）的譯碼器有74LS138、74LS139、74LS156等，此處芯片使（shǐ）用74LS138。（3）在（zài）此設計中（zhōng）選用LED也就是發光二極管（guǎn）顯示器。而發光二極管顯示（shì）器又分為共陰極（陰極連接在一起（qǐ））和共（gòng）陽極（陽極（jí）連接在一起）顯示器（qì），該係統選擇六位七段共陰極顯示器。（4）脈衝分（fèn）配器的選擇又（yòu）稱為環形分配器（qì），分為軟件環形分配器和硬件環形分配器兩種。由於硬件環形分配（pèi）器需要的I/O接口接線較少，且速度（dù）較快，故在本係（xì）統中使（shǐ）用硬件環形分配器。同時由於步進電動機（jī）為五相十拍，故此處每個電動機分別由一個硬件環形分（fèn）配器YB015控製。（5）光電隔離開關與功率放（fàng）大器如果（guǒ）I/O口輸出信號與功率放大器直（zhí）接相聯，會產生強電幹擾，所以在接口電（diàn）路與功率放大器之間要加上隔（gé）離電路，實現電氣隔離，通常使用光電耦合器。由於脈衝分配器的輸出功率較小（xiǎo），不能滿足步進電動機的要求，故使用功率放大器產生足夠（gòu）大（dà）的功率來驅動步進電動機（jī）的正常轉動。其他輔助電路主要包括：時鍾電路、複位（wèi）電路、越界報警電路（lù）和掉電保（bǎo）護電路等。

2 、係統網（wǎng）絡硬件（jiàn）結構設計

網（wǎng）絡拓撲結構是指（zhǐ）傳輸介質互相連接各種設備的物理布局，換句話（huà）說就是（shì）通過互聯網將多台計算機聯係起來形成（chéng）一個共同體。PMAC(programmable　multi－axes　controller)是20世紀90年代由美（měi）國Delta　Tau公司推出的開放（fàng）式多軸運動控製器，PMAC內部使（shǐ）用Motorola DSP 56003數字信（xìn）號處理芯片（piàn）作（zuò）為CPU，其性能（néng）都優於一般的控製器。現在應用比較多的就是客（kè）戶機/服（fú）務器（Cl ient/s e r v e r）模式和瀏覽器/服（fú）務器（Br ow s e r/S e r v e r)模式。目前局域網中最常見的 3 個協議（yì）是 M ICRO S O F T 的NETBEUI、NOVELL的IPX/SPX和交叉平台TCP/IP。

N E T BEUI缺乏路由和網絡層（céng）尋（xún）址功能，適用於隻有單個網絡（luò）或整個環境都（dōu）橋接起來（lái）的小工作組環境；IPX具（jù）有完全的路由能力，可用於大型企業網，但可擴展性受到限製（zhì）；TCP/IP協議是20世紀的60年（nián）代由麻省理工（gōng）學院（yuàn）和一些商業組織為美國國防部開發的，是基本的通信協議，業已基本上成為網絡事實上的（de）標準。具（jù）有可（kě）擴展性（xìng）、可靠（kào）性、實時性的特點，對於CNC遠程監控係（xì）統來說非（fēi）常適合（hé）。將雙絞線準備好之後（hòu），就可以進行網絡硬（yìng）件的連接。如圖1所示。

3 、網絡遠程監控（kòng）係統軟件的設計

該係（xì）統采用（yòng）Visual C++6.0進行開（kāi）發，主要因VC是一個功能強大的可視化軟件開（kāi）發工具，且界麵簡潔，占用資源少，操作方便，可以和其他語言進行混（hún）合編程，能夠製作出特別人性化的界麵。

該係統采用的是客戶機/服務器（qì）與瀏覽器服務器相結合的模（mó）式，在這裏主要設計客戶機和服務器的連接。首先,服務器啟動，此（cǐ）時服務器處於等待（dài）的狀態，等待客（kè）戶機發出（chū）的請求；其次,在某（mǒu）個時刻客戶機啟動，與服務器建立連接。程序工作流程主要包（bāo）括監控（kòng）端程序流（liú）程和受控端程（chéng）序流程。監（jiān）控端監（jiān）控程序的主要包含3個方麵：(1)通（tōng）過（guò）ConnectSock()函數建立與遠程計算機的連接;(2)通過Get DesktopBit()函數獲取對方屏幕;(3)通過（guò）Mouse Event()函數控製（zhì）對方的鼠標實現遠程控製功能。

4 、結語

文章主要（yào）針（zhēn）對開放式數（shù）控網絡遠程監控技術進行研究（jiū），通過基於windows操作係（xì）統的個人（rén）計算機開發的開放式網（wǎng）絡遠程監控係統。

在此次設計中做了許多工作，主要包括伺服係統的選擇，單片機的（de）選型，網（wǎng）絡（luò）拓撲的選擇，係統運行模式選擇（zé），存儲器擴展電路、I/O接（jiē）口電路（lù）及鍵盤/顯示器電（diàn）路的設計，等（děng）等。最終通過網絡（luò）逐步實現了客戶端與服務器之間的信息傳遞，進而實現了遠程監控的夢想.

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