2.2 网络控制系统硬件结构

    本文设计了一套NC嵌入PC 型的开放式数控系统。系统的控制轴数为3轴，联动轴数为2轴，本系统以工业PC作为主机，CNC的内核采用美国DELTATAU公司推出PMAC-LITE型可编程多轴运动控制器，PC 上的CPU与PMAC卡的CPU构成主从式双微处理器结构，两个CPU各自实现相应的功能，其中PMAC完成插补运算、位置控制、刀补、速度处理以及PLC等实时控制；PC则通过调用Pcomm32包函数库里的相应功能函数，实现数控系统的基本功能。为了实现PMAC多轴运动控制的功能，还需在PMAC板上扩展相应的I/O板、伺服驱动单元、伺服电机、编码器等，最终形成一个完整的控制系统。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；服务器和客户机PC上均设置语音功能，以便二者通过对话能更好的交流。该系统硬件结构如图3 所示。

图3 网络控制系统硬件结构图

    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4 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。软件在运行过程中图像显示和参数更新会存在一定的滞后性，这与网络传递的速度以及数据量的大小有一定关系。

    3、网络安全策略

    远程控制的安全性是非常关键而又复杂的问题，主要包括信息的完整、保密和可用等因素。采用加密性网络安全技术可以提供网络通信的端到端的安全保障。防火墙技术也能提高服务器端的安全等级，此外，漏洞扫描和入侵检测技术对提高系统安全性能也带来好处。

图4 网络控制系统软件流程图

    4、总结

    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Java Sockets (套接字) ，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。

    参考文献
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    [3] 董文辉等.基于网络的数控机床远程控制技术[J].机床与液压，2003，4
    [4] 王建峰等. 一种基于Internet 的远程监控系统[J]. 制造业信息化，2002(3):7～91
    [5] Chun-Fong You，Chien-Hao Lin. Java-based Computer-aided Process Planning[J].Int J Adv Manuf Technol，2005，8