數(shù)控機床DNC通信和管理系統(tǒng)的研究與設計概述

36/76數(shù)控機床DNC通信和治理系統(tǒng)的研究與設計摘要近年來，隨著計算機等方面的相關核心技術以及互聯(lián)網(wǎng)高新技術的飛速變化，當前制造系統(tǒng)的網(wǎng)絡化以及集成化時其進展的大趨勢。制造系統(tǒng)的網(wǎng)絡化、集成化關于提高企業(yè)競爭力起到特不重要的作用。其中投資成本較低，信息高度集中，以及效果明顯等是數(shù)控機床群的顯著特點，這關于企業(yè)來講專門有意義，能夠完成CAD/CAM一體化的建設。因此，DNC技術差不多被越來越多的企業(yè)所采納，DNC技術關于企業(yè)數(shù)控車間的信息集成和數(shù)控設備的信息集成具有重要的作用和意義。在本文中，要緊針對研究了當前國內企業(yè)的實際生產(chǎn)情況，其中的局域網(wǎng)設置為企業(yè)的通信基層，通過運用串口服務器以及軟插件等等技術完成數(shù)控儀器的相關聯(lián)網(wǎng)，數(shù)控機床的DNC通信與治理系統(tǒng)從而被創(chuàng)建。系統(tǒng)能夠實現(xiàn)關于數(shù)控機床的信息采集和治理，能夠實現(xiàn)計算機與數(shù)控機床之間的互相連接和信息的傳輸交換，此外還能夠實現(xiàn)企業(yè)辦公治理信息與車間生產(chǎn)加工信息的互相連接。關鍵詞：數(shù)控機床；DNC技術；通信和治理系統(tǒng)AbstractInrecentyears,withtherapiddevelopmentofcomputertechnologyandInternettechnology,thedevelopmentofmanufacturingsystemhasbecomemoreandmoreintegratedandnetworked.Thenetworkandintegrationofthemanufacturingsystemplayaveryimportantroleinimprovingthecompetitivenessofenterprises.CNCmachinetoolgrouphasthecharacteristicsofhighdegreeofinformationconcentration,lowinvestmentcostandremarkableeffect,whichisofgreatsignificanceforenterprisestorealizeCAD/CAMintegration.Therefore,DNCtechnologyhasbeenadoptedbymoreandmoreenterprises,DNCtechnologyforenterprisenumericalcontrolworkshopinformationintegrationandnumericalcontrolequipmentinformationintegrationhasanimportantroleandsignificance.TheresearchofthispaperisbasedontheactualproductionscaleofChineseenterprises,theenterprise'slocalareanetworkissetasthebottomofcommunication,theuseofsoftplug-intechnology,serialserverandothertechnologiesforCNCequipmentnetworkingwork,onthebasisofthecreationofCNCmachinetoolsDNCcommunicationandManagementsystem.ThesystemcanrealizetheinformationcollectionandmanagementoftheCNCmachinetool,whichcanrealizetheinterconnectionbetweenthecomputerandtheCNCmachinetoolandtheexchangeofinformation.Inaddition,itcanrealizetheinterconnectionbetweentheenterpriseofficemanagementinformationandtheworkshopproductionandprocessinginformation.Keywords:CNCmachinetools;DNCtechnology;communicationandmanagementsystem目錄TOC\o"1-3"\h\u31817數(shù)控機床DNC通信和治理系統(tǒng)的研究與設計 111674摘要 16328Abstract 27386目錄 3143171.緒論 5185571.1研究背景與意義 5104701.2國內外研究現(xiàn)狀 6274031.2.1國外研究現(xiàn)狀 6280121.2.2國內研究現(xiàn)狀 6294491.2.3進展趨勢 6180201.3研究內容與方法 7164981.3.1研究內容 7214661.3.2研究方法 7151281.4課題來源 8282702.技術概念 9289032.1DNC通信系統(tǒng) 9197112.2多線程技術及應用注意事項 990522.2.1多線程技術 9247742.2.2多線程的應用 1096552.2.3線程優(yōu)先級與同步問題 10254142.3串行通信技術 11147632.4網(wǎng)絡編程技術 11114452.5數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術 13180733.總體方案設計 15242783.1應用的需求分析 15265213.2DNC系統(tǒng)功能分析 1539173.3常見的通信網(wǎng)絡 17283873.3.1串行通信網(wǎng)絡 17138223.3.2現(xiàn)場總線通信網(wǎng)絡 17126203.4DNC系統(tǒng)網(wǎng)絡結構設計 1817783.5DNC系統(tǒng)的底層通信 19171493.5.1常見的數(shù)控機床通信接口 19237663.5.2數(shù)控機床的聯(lián)網(wǎng)設計 20221564.串行通信設計與實現(xiàn) 28164094.1串口服務器的選擇 28148704.1.1動態(tài)連接庫技術 28143714.1.2串口服務器硬件的選擇 2925864.2串口服務器的任務設計 29162064.3串口服務器的程序設計 31123114.3.1工作線程 31142044.3.2與機床當前狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)通信 33131235.通信治理軟件的設計與實現(xiàn) 34277725.1數(shù)控程序傳輸線路設計 34214615.2DNC通信平臺設計 35232115.2.1通信平臺設計思路 35280845.2.2DNC通信平臺的程序設計 35254495.3機床事件接收平臺設計 37178035.4客戶端機床治理軟件設計 3898145.4.1系統(tǒng)登錄模塊 38152485.4.2.機床治理模塊 39116486.總結 42311116.1全文總結 42194236.2研究展望 427616參考文獻 4318643致謝 4713091附錄A： 482184附錄B： 481.緒論1.1研究背景與意義在零部件的加工生產(chǎn)過程中，實現(xiàn)對數(shù)控程序的集中化治理是特不困難的，此外實現(xiàn)計算機與數(shù)控設備的關聯(lián)和通信也特不困難，這導致數(shù)控機床的工作效率比較低。具體來講，現(xiàn)場零部件的加工存在以下問題[1]：(l)零部件的加工程序差不多上數(shù)控操作人員手工編輯輸入到數(shù)控機床的操縱面板上的，輸入程序所需時刻長，且存在輸入程序錯誤等問題，會在一定程度上阻礙相關機床的使用效率以及零部件的合格率。一般數(shù)控機床裝載的內存特不小，當替換上新的加工的零部件后，需要對原有的加工程序進行刪除，同時輸入新的加工程序。這就使得假如是在不同的時期加工生產(chǎn)同樣的零部件產(chǎn)品，還必須重新輸入程序，這就導致了時刻的白費，同時如此的情況也會對機床的加工效率和性能造成不利的阻礙。零部件的加工程序是由數(shù)控操作人員現(xiàn)場操縱的，而企業(yè)技術中心的工程師等人員難以實現(xiàn)對加工程序的治理。當更換加工零部件或者更換加工設備、更換數(shù)控操作人員時，需要重新進行加工程序的編制或調試。加工程序、工藝卡片、刀具清單等信息是單獨存放的，時刻一長，就專門難明白兩者之間的關聯(lián)。當下次使用時，還要完成核對多次，以便了解加工程序的實際運行情況。為了提高加工系統(tǒng)的信息化、集成度，提高生產(chǎn)加工效率，實現(xiàn)對加工程序的治理，這就需要設置數(shù)控機床通信與治理系統(tǒng)，從而提高加工生產(chǎn)的效率和質量。DNC聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能夠實現(xiàn)零部件的在線加工，與之對應的DNC服務器內存空間大，能夠用來存放加工程序[2]。通常，當數(shù)控機床完成與DNC系統(tǒng)之間的關聯(lián)后，從而能夠實現(xiàn)在線加工功能，特不大的提高了數(shù)控機床的加工生產(chǎn)效率。同時，數(shù)據(jù)信息的傳輸更加方便、快捷，數(shù)控操作人員通過操縱面板就能夠實現(xiàn)與技術中心工程師的相互交流，隨時進行加工程序的上傳、下載。如此就能夠大大提高數(shù)控機床的生產(chǎn)加工效率和加工質量，加工程序的傳輸直接通過網(wǎng)絡實現(xiàn)，關于推進企業(yè)的無紙化生產(chǎn)、聯(lián)網(wǎng)設計等具有重要意義。1.2國內外研究現(xiàn)狀1.2.1國外研究現(xiàn)狀國外關于DNC系統(tǒng)的研究起步較早，目前為止，相關產(chǎn)品差不多實現(xiàn)了商品化。同時有些DNC軟件產(chǎn)品具有專門強大的功能，能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息等內容的高速、多線程的傳輸，同時能夠將DNC工作站與多臺CNC進行相互連接。DNC軟件大部分均設置有專用的數(shù)控程序編輯器，數(shù)控操作人員能夠實現(xiàn)監(jiān)控信息的提交。而其中的數(shù)據(jù)庫治理程序要緊是進行數(shù)據(jù)信息的組織和維護，此外還具有信息更新、查詢，生成報表、顯示圖形、治理日志、讀取文件等功能[3]。1.2.2國內研究現(xiàn)狀國內關于DNC系統(tǒng)的研究工作起步較晚，大概始于70年代。然而后來由于FMS技術傳入到中國，使得大部分研究學者轉向FMS技術，對DNC系統(tǒng)的研究起了專門大的作用[4]。然而，隨著FMS技術研究的不斷深入，發(fā)覺其具有投資風險大、可靠性差等缺點，因此專門多研究FMS技術的研究學者又轉向了關于DNC系統(tǒng)的研究。近年來，中國已成功開發(fā)出強大功能和更好的DNC系統(tǒng)，但大多數(shù)差不多上針對特定用戶的進展，同時DNC軟件商品化程度仍然專門小。1.2.3進展趨勢（1）數(shù)控機床遠程操縱能力實現(xiàn)DNC通信功能后，就能夠借助服務器實現(xiàn)對數(shù)控機床的遠程操縱，即能夠向數(shù)控機床發(fā)送啟動、更換夾具、停止等操縱指令。方便遠程加工操作，關于異地加工具有特不明顯的優(yōu)勢。（2）數(shù)控機床狀態(tài)采集數(shù)控機床的DNC通信能夠實時監(jiān)控各機床狀態(tài)信息，包括機床整機的運行狀態(tài)、故障信息、運行時刻等，同時能夠將上述信息進行及時存儲，方便后期對運行狀態(tài)進行綜合分析，找出故障緣故等，提升整體的加工效率[5]。（3）數(shù)控機床通信系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的無縫連接以后各種數(shù)控機床系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)將進展特不迅速，同時之間將會產(chǎn)生千絲萬縷的聯(lián)系，因此為了能夠更好地處理各方面的關系，需要能夠保證數(shù)控機床通信系統(tǒng)能夠跟其它系統(tǒng)合理的對接。（4）以后數(shù)控機床的進展趨勢為使用物聯(lián)網(wǎng)或者局域網(wǎng)的方式，將所有的機床連接成為一個系統(tǒng)，統(tǒng)一操控，便于治理。1.3研究內容與方法1.3.1研究內容本文的要緊研究內容能夠歸納為：（1）在充分查閱了現(xiàn)時期數(shù)控機床現(xiàn)狀和相關資料，分析了數(shù)控機床的聯(lián)網(wǎng)方案后，充分利用現(xiàn)有資源，完成了DNC網(wǎng)絡通信和治理系統(tǒng)的設計與研究。（2）依照實際車間情況，對聯(lián)網(wǎng)方式以及硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、布線方式等進行充分的調研與實踐，找到最合適的方式。（3）依照文獻資料和實際情況，通過對硬件設備、軟件設備等的實施，實現(xiàn)數(shù)控機床的DNC系統(tǒng)，同時分析在實際的調試過程中出現(xiàn)的各種問題，提出必要的解決方式。本文首先介紹了數(shù)控加工網(wǎng)絡化關于加工制造業(yè)的重要作用，詳細闡述了DNC系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和進展趨勢；對DNC系統(tǒng)所采納的通信技術的功能特點作了分析和對比，在此基礎上，確定出本系統(tǒng)采納的通信技術；對數(shù)控機床的聯(lián)網(wǎng)問題所遇到的困難作了分析，并提出了基于端口設備聯(lián)網(wǎng)服務器的網(wǎng)絡操縱總體方案和技術路線，從而解決了聯(lián)網(wǎng)困難的問題；對現(xiàn)時期采納的聯(lián)網(wǎng)方案作了分析研究，確定出合適的聯(lián)網(wǎng)方案，完成DNC系統(tǒng)的硬件連接工作。1.3.2研究方法(1)理論研究法：通過查閱相關文獻了解數(shù)控機床的相關理論，分析現(xiàn)有研究的特點和不足，形成自己的研究框架和指標體系。(2)參考方法：參照相關網(wǎng)站研究課題。(3)實踐研究法：以模塊化為指導，按照模塊化軟件開發(fā)過程進行系統(tǒng)開發(fā)。1.4課題來源本文通過查閱相關資料，探究了目前此方面的研究現(xiàn)狀，然后結合企業(yè)實際情況，確定了課題。本文要緊是對數(shù)控機床DNC通信以及治理的設計與研究，通過研究DNC主機與數(shù)控系統(tǒng)之間最合理的通信方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的上傳、下載等；對DNC系統(tǒng)所采納的通信技術的功能特點作了分析和對比，在此基礎上，確定出本系統(tǒng)采納的通信技術；對數(shù)控機床的聯(lián)網(wǎng)問題所遇到的困難作了分析，并提出了基于端口設備聯(lián)網(wǎng)服務器的網(wǎng)絡操縱總體方案和技術路線，從而解決了聯(lián)網(wǎng)困難的問題；對現(xiàn)時期采納的聯(lián)網(wǎng)方案作了分析研究，確定出合適的聯(lián)網(wǎng)方案，完成DNC系統(tǒng)的硬件連接工作。2.技術概念2.1DNC通信系統(tǒng)DNC最初指的是直接數(shù)字操縱技術，是英文DirectNumericalControl的縮寫。DNC技術的研究開始于本世紀60年代，數(shù)控設備的程序信息的治理和發(fā)送等工作差不多上依靠中央計算機完成[6]。當時要緊是為了解決紙帶輸入加工程序的繁瑣及計算成本過高等問題。70年代以后，七十年代以后，DNC技術得到了快速進展，數(shù)控機床關于程序內容的存儲量更大且計算運行速度也更快。由最初的直接式的轉變到分布式的數(shù)字操縱技術（DistributedNumericalControl）[7]。相比于直接數(shù)字操縱技術，分布式數(shù)字操縱技術添加了信息收集、狀態(tài)監(jiān)視和操縱等最新功能。

80年代以后，在計算機技術飛速進展的背景下，DNC技術的功能不斷擴大，相比于以往的DNC技術，差不多慢慢地注重了車間的相關信息高度的集成化，展開對零部件的加工過程中的研究，分不對生產(chǎn)技術預備、打算以及加工流程等等數(shù)據(jù)信息完成集中監(jiān)控或者分散的操縱工作，并將數(shù)據(jù)信息與局域網(wǎng)相互關聯(lián)，實現(xiàn)信息的相互交換[8]。目前，DNC技術差不多開始向物流等系統(tǒng)擴充，以后的DNC技術功能將更為強大。2.2多線程技術及應用注意事項2.2.1多線程技術主線程（即第一個線程）是由系統(tǒng)自動創(chuàng)建的。創(chuàng)建完主線程后，主線程本身還會有專門多的額外線程生成，這些額外線程進一步還能夠生成其它的線程。當多線程程序運行時，大多數(shù)人認為這些線程同時運行，事實上，情況并非如此，操作系統(tǒng)為各個線程都設置了CPU時刻來保證這些線程的正常運行[9]。操作系統(tǒng)給各個線程提供時刻片的方式是采納的輪轉方式，各個線程在完成時刻片使用之后，將其釋放出來，因此該操作系統(tǒng)一般會接著把時刻片傳遞給后面的線程，以此類推。由于各個時刻片的時刻間隔極其短暫，因此會產(chǎn)生一種錯覺，當這些線程的運行是同時。更多地額外線程的生成的目的是為了盡量利用CPU的相關時刻。2.2.2多線程的應用因此在MFC使用中，線程一般由用戶界面線程和工作線程兩種模式存在。假如只是執(zhí)行后臺的相關計算而不和用戶交流，通過運行工作線程就夠了；此外，假如是進行要處理一個用戶界面的相關線程，用戶界面線程現(xiàn)在需要運行。其中，這兩個線程之間的最大區(qū)不在于用戶界面線程中會額外有一個消息循環(huán)，從而就能夠實現(xiàn)對消息的處理功能[10]。進程和線程的概念不同，進程能夠對程序進行定義。在32位系統(tǒng)中，進程會占用應用程序所得到的存儲位置。其中在運行過程中，進程通常至少會有一個線程被占用，進程中的相關空間代碼通常是由那個線程掌控的。一般來講，一個進程通常由多個線程所組成，這些線程操縱進程地址當中空間的相關運行代碼。2.2.3線程優(yōu)先級與同步問題采納多線程進行編程會使程序操作人員的工作更具靈活性，同時關于解決問題變得更加容易。然而，程序不應該以碎片的形式寫入，因為這不是正確開發(fā)應用程序的方法。當線程在運行時，老的問題解決了新的問題又出現(xiàn)的現(xiàn)象。因此，明白何時創(chuàng)建多個線程以及何時不創(chuàng)建多個線程是特不重要的。在系統(tǒng)在運行多個進程的過程時，現(xiàn)在要對線程運行的順序進行優(yōu)先級不劃分[11]。因此操作系統(tǒng)對應優(yōu)先級不的順序排列線程，需要保證各個線程都處在優(yōu)先的級不，通常從0到31的順序完成優(yōu)先級的排列。當系統(tǒng)在執(zhí)行過程中，優(yōu)先給優(yōu)先級為31的線程賠給時刻片，操作系統(tǒng)接著會給下一個優(yōu)先級為31的線程進行分配。當線程中全部優(yōu)先級為31的運行完之后，才會執(zhí)行優(yōu)先級為30的線程，后面的以此類推。一般操作系統(tǒng)以及程序操作員的改動都會更改線程的優(yōu)先級以保證操作系統(tǒng)對終端的響應性。另外，在使用多線程編程的過程中，要保證線程的步調一致。所謂的線程同步確實是要盡可能的減少線程間數(shù)據(jù)在通信時的損壞。一般在32位系統(tǒng)中，同步問題出現(xiàn)的較多，這要緊是由于分配時刻片的過程中出現(xiàn)了問題。然而在MFC中，臨界區(qū)模塊、事件模塊、信號量模塊、互斥模塊能夠保證多線程的同時運行[12]。其中臨界區(qū)模塊的使用最為簡便，但它只能同步線程在同一進程的。此外，還能夠使用線性化方法，這種方法對數(shù)據(jù)信息的讀寫差不多上在同一個線程中進行的。如此就幸免了同時改寫數(shù)據(jù)信息的情況。2.3串行通信技術微軟通信操縱（MCSomm）是由微軟公司開發(fā)的串行通信編程操縱，MCSomm控件能夠實現(xiàn)通過串行接口進行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)射[13]。1.常用的功能屬性MCSomm板塊的常用功能屬性組成為Settings、CommPort、PortOpen、Input、Output等。要緊用于實現(xiàn)端口的打開或關閉、返回到通信端口的狀態(tài)、返回到數(shù)據(jù)位或停止位等功能。處理通信問題的方法⑴驅動方式一般解決串行端口交互難點的有效方法為事件驅動方式。事件發(fā)生后需要及時進行通知和處理。一般情況下，通過OnComm事件運行的板塊功能的操縱對通信進行處理。一般程序響應及時以及可靠性高等等是事件驅動方式獨有特點，每一個控件對應有一個串行端口。然而，要完成對多個串行端口的運行，需要多個控件配合進行。⑵查詢方式一般來講，其中查詢方式屬于事件驅動方式，但查詢方式在有些情況時更方便快捷。通過對CommEvent的屬性值進行檢查，能夠對其中的問題進行推斷處理。其一般要緊運用在程序較小的時候。2.4網(wǎng)絡編程技術在80年代初期，美國加利福尼亞大學伯克利分校成功開發(fā)出了BerkeleySocket接口。90年代初期，微軟公司以伯克利套接字接口為模板開發(fā)了一個網(wǎng)絡程序接口規(guī)范，即WindowsSockets規(guī)范。WindowsSockets規(guī)范對原有的功能作了完善和擴充，要緊是擴充了原有的異步函數(shù)，并增加了符合Windows系統(tǒng)的異步進行。因為WindowsSockets規(guī)范的特點包括支持多協(xié)議性以及開放性等等，使得Windows的方面提供了參考和標準?，F(xiàn)在TCP/IP網(wǎng)絡應用最為廣泛的API是套接字接口，同時套接字接口也普遍應用于互聯(lián)網(wǎng)運行、用戶開發(fā)等方面[14]。Socket接口實際上指的是一個通信端口，能夠實現(xiàn)一個Socket應用程序與另一個Socket應用程序之間的相互通信。Socket同樣存在于通信域，通信域是一個抽象的概念。通常情況下，Socket只能與處于同一個域中的另外的Socket完成數(shù)據(jù)的交流。其中接口的相關示意圖如下圖2-1所示。Socket的組成由：數(shù)據(jù)報、流式以及原始套接口三種模型[15]。通常，流式套接口屬于一種是面向連接的可靠的運行，能夠保證數(shù)據(jù)傳輸沒有差錯以及無重復性的內容。數(shù)據(jù)報套接口采納的是無連接的服務，數(shù)據(jù)傳輸是通過密碼文來完成的，傳輸是沒有順序的，然而不能保證其完全正確。原始套接口進行對較低的層協(xié)議直接連接，一般用于新網(wǎng)絡協(xié)議的調試任務。流式套接口采納的是TCP協(xié)議，而TCP協(xié)議的使用必須建立起連接才能夠進行互相交流，以便確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼鎸嵭砸约绊樞蛐浴Ｍǔ?，Socket建立在客戶/服務器模型的基礎之上，其中服務器端以及客戶端兩個進程在工作時被提供，服務器端一般先啟用。圖2-2是流式套接口系統(tǒng)的具體調用流程。圖2-1Socket接口示意圖WindowsSocket規(guī)范是針對微軟操作系統(tǒng)對BerkeleySocket接口的優(yōu)化和改進，它們的要緊區(qū)不體現(xiàn)在Socket的啟動和終止、多線程、異步請求機制、異步數(shù)據(jù)傳輸機制、異步選擇機制、堵塞處理和錯誤處理等方面[16]。WindowsSocket規(guī)范可用于單線程和多線程Windows版本。Socket接口在多線程條件下差不多上是保持不變的。圖2-2流式套接口系統(tǒng)的調用過程2.5數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術SQLServer2000是新一代微軟公司的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，該產(chǎn)品是基于SQLServer7.0開發(fā)和設計的。SQLServer2000數(shù)據(jù)庫治理系統(tǒng)是以高端硬件技術、最新互聯(lián)網(wǎng)技術和存儲技術作為支撐建立起來的具有一個大型關系的系統(tǒng)，能夠將具有可擴展性的和可靠性的數(shù)據(jù)信息提供給Web站點和企業(yè)用戶。此外，SQLServer2000具有Web功能、數(shù)據(jù)挖掘功能，同時支持擴展標記語言，極大的方便用戶快速創(chuàng)建解決方案。該數(shù)據(jù)庫治理系統(tǒng)要緊具有以下特點[17]:（1）系統(tǒng)治理操作更為直觀方便是用于圖形用戶界面的相關治理工具，包括SQLServer服務器、數(shù)據(jù)治理等等方面的功能，此外還提供了SQL事件探查器、SQL查詢分析器。用戶使用操作方便快捷，具有專門強的有用性。（2）動態(tài)自動治理和優(yōu)化功能假如SQLServer的數(shù)據(jù)庫治理人員設置了系統(tǒng)的某些功能，SQLServer將自動配置使其性能達到最優(yōu)，減少數(shù)據(jù)庫治理人員的工作量。（3）充分的Internet技術支持其中SQLServer對Internet技術的具有專門強的作用作用，在往常版本的Web出版工具的基礎上，又增加了XML技術和HTTP技術。如此就能夠保證電子商務能夠通過XML技術實現(xiàn)對SQLServer數(shù)據(jù)庫的訪問功能。（4）強大的編程接口工具編程接口工具的使用，使得應用程序的開發(fā)越加的方便，SQLServer提供了多種應用程序開發(fā)工具。完成了標準SQL語句與TransactSQL語句之間的相互存在，除此以外，OLEDB、ADO以及ODBC等等模式都專門適用。（5）專門好的伸縮性和可靠性既能在服務器操作系統(tǒng)中運行，也能在Windows操作系統(tǒng)中運行。因此SQLServer2000能滿足各種不同層次、不同需求用戶的需要，具有專門好的伸縮性和可靠性。（6）簡單的治理方式SQLServer2000和MicrosoftWindows2000兩者的成功結合具有重要的意義。能夠運用Windows2000的集中治理功能簡潔化企業(yè)中的繁瑣系統(tǒng)的工具，通過運用操作系統(tǒng)所具有的的服務功能來增強SQLServer數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的功能并減小資源的占用。3.總體方案設計3.1應用的需求分析通常，在國內的加工制造業(yè)領域當中，數(shù)控機床已實現(xiàn)了廣泛地運用，其中有些企業(yè)把數(shù)控機床與計算機之間建立聯(lián)系，差不多實現(xiàn)了數(shù)控加工程序的及時反饋。然而，這類的單機系統(tǒng)在現(xiàn)實使用的過程中并不十分可靠，經(jīng)常出問題[18]-[20]：每臺數(shù)控機床都需要連接一臺獨立的計算機才能進行程序的傳輸和操縱，大大增加了設備的費用；操作數(shù)控設備的人員需要在計算機與機床的操縱面板之間交替地操作完成程序的傳遞，如此導致了人工費用的大幅增長；然而因為網(wǎng)絡共享式的數(shù)控加工系統(tǒng)，因而其數(shù)控程序的共享程度比較低。如何實現(xiàn)對數(shù)控機床零部件生產(chǎn)加工過程中的網(wǎng)絡化治理差不多成為加工制造行業(yè)迫切需要的重要技術關鍵工藝，因此數(shù)控機床的治理以及通信系統(tǒng)的開發(fā)設計是專門有必要的，也是特不急需的[21]。一般數(shù)控機床的DNC治理、通信系統(tǒng)是建立在企業(yè)自有的局域網(wǎng)資源之上的，結合了多種的技術，比如網(wǎng)絡、數(shù)控、信息、計算機以及多媒體等等技術，通過TCP/IP協(xié)議完成了快速的加工程序的傳遞，各臺數(shù)控設備的治理和信息采集工作要緊是依靠車間DNC主機來實現(xiàn)的，通過WEB技術能夠將有關的加工信息傳送到網(wǎng)絡平臺上，因此完成了車間加工監(jiān)測信息與辦公治理信息之間的相互傳輸[22],[23]。3.2DNC系統(tǒng)功能分析圖3-1系統(tǒng)功能模型示意圖系統(tǒng)功能模式的示意圖如圖3-1所示[24]：（1）數(shù)控機床信息治理數(shù)控機床有關的信息治理要緊是指數(shù)控機床的靜態(tài)信息治理方面，具體有：數(shù)控銑床、數(shù)控車床以及電火花線切割等等有關的數(shù)控加工設備的屬性信息、數(shù)據(jù)信息的錄入、修改、刪除等。詳細的靜態(tài)信息具體為：機床的名稱、數(shù)控車床、所屬的車間以及操作設備的人員等等資料。操作數(shù)控的工人能夠依照靜態(tài)信息來選擇合適的數(shù)控加工設備。（2）數(shù)控程序治理數(shù)控程序的治理具體有：數(shù)控加工程序的編輯、上傳、模擬以及查詢等等相關內容。操作數(shù)控的人員依照各臺數(shù)控機床操縱系統(tǒng)的差異完成相關數(shù)控程序的編排。（3）加工任務治理數(shù)控操作人員對數(shù)控機床進行加工任務的治理，能夠對數(shù)控機床的程序任務完成添加、刪除以及查詢，同時數(shù)控機床的各項加工任務能夠生成任務單。（4）機床運行狀態(tài)信息采集通常，機床的運行狀態(tài)的記錄能夠通過串口服務器得到，具體內容有：加工和空閑的時刻、設置以及報警等等有關的機床運行信息。此外還能夠通過串口服務器對運行狀態(tài)日志進行分析并得出報告，依照報告能夠得到機床的使用效率高低。（5）加工過程視頻掃瞄為了能夠對操作機床的人員、機床使用的狀態(tài)及零部件的合格率等情況進行及時的掌控，能夠在數(shù)控機床上的安裝網(wǎng)絡攝像機，同時能夠查看以往的監(jiān)控視頻。（6）用戶治理系統(tǒng)的治理人員能夠對企業(yè)內部人員、客戶及加盟商等成員的帳號信息和工作權限的設置和治理，從而保證用戶的權益。（7）在線加工采納在線加工功能能夠實現(xiàn)與數(shù)控機床之間的數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)信息的傳輸能夠從斷刀點處開始。在線加工功能能夠解決數(shù)控機床內存空間小且需要進行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息又特不大這一問題。3.3常見的通信網(wǎng)絡基于DNC技術的通信與治理系統(tǒng)的以后進展趨勢是實現(xiàn)將多個車間、多種數(shù)控設備聯(lián)入到企業(yè)的局域網(wǎng)中，使得企業(yè)治理信息與數(shù)控機床加工信息的之間實現(xiàn)了共享以及傳輸[25]。3.3.1串行通信網(wǎng)絡采納串行通信技術能夠實現(xiàn)一臺計算機與多臺數(shù)控機床之間進行數(shù)據(jù)信息的傳輸。目前在企業(yè)車間中廣泛采納的通信方法是運用數(shù)控機床自身攜帶的RS-232C或RS-485接口，網(wǎng)絡拓撲結構采納點對點方式或星形方式來實現(xiàn)串行通信[26]。串行通信協(xié)議要緊分為物理層、鏈路層和應用層三層，通信速率能夠在110?9600bit/s范圍內選擇。物理層能夠看做是具體的實現(xiàn)了鏈路層以及應用層之間的相互關聯(lián)，使得信息的傳遞變的更加的順暢，沒有相互的干擾。然而采納串行通信技術進行數(shù)據(jù)信息的傳輸存在著以下的缺點，具體包括：1.治理和維護的工作量較大，2.成本投資大，3.傳輸距離短4.抗干擾能力差5.傳輸速率低以及6.出錯頻繁等等[27]。3.3.2現(xiàn)場總線通信網(wǎng)絡現(xiàn)場總線技術是一種先進的工業(yè)操縱技術，要緊應用在與加工制造業(yè)等相關企業(yè)的現(xiàn)場數(shù)控設備中，能夠實現(xiàn)雙向串行多節(jié)點的數(shù)字通信的系統(tǒng)?？偩€通信網(wǎng)絡技術的應用極大地促進了新的網(wǎng)絡集成式分布操縱系統(tǒng)的出現(xiàn)和形成，此外網(wǎng)絡的集成化的操縱體系能夠完全達到過程操縱以及加工制造自動化的相關要求。這是由于現(xiàn)場總線技術是通過數(shù)字通信的技術成立的，因此能夠實現(xiàn)相互之間的功能轉變。現(xiàn)場總線技術作為制造業(yè)現(xiàn)場操縱的先進網(wǎng)絡系統(tǒng)，其中對總線技術要求最高的確實是要具有可靠性和實時性的功能特點，而CAN總線在這方面最為突出[28]：在可靠性方面，CAN總線采納了多種錯誤檢測和糾錯措施來保證具備特不高的可靠性；此外，CAN總線采納了新穎獨特的位仲裁技術，比其他同類產(chǎn)品具有更高的實時性；CAN總線的傳輸速率能夠達到1Mbs，由于接口的構造簡單，因此其安裝、拆卸較方便，導致系統(tǒng)的費用較低。CAN總線特不多的優(yōu)點，能夠實現(xiàn)等傳輸介質進行數(shù)據(jù)信息的傳輸。然而隨著信息技術的進展，總線技術還存在較多的問題，具體來講要緊有以下幾個問題[29]：（1）各個開發(fā)廠商都有自己的專利總線技術，這就限制了它們總線技術之間專門難實現(xiàn)相互間的兼容，導致它們的費用不斷提高；（2）假如所開發(fā)建筑的總線協(xié)議與內部的局域網(wǎng)的條款不同。如此專門難使得完成企業(yè)加工生產(chǎn)制造過程中的集成一體化的相關目標；（3）其線程總線的傳播速度專門慢，目前使用較多的CAN總線的傳速，最高也只有IMbs，然而DNC總線需要對生產(chǎn)現(xiàn)場的加工狀況進行全程的監(jiān)控，如此就會產(chǎn)生大量的音頻、視頻等等數(shù)據(jù)的相關傳輸，如此專門難滿足相關的要求。最近幾年，隨著工業(yè)技術的不斷革新，通信網(wǎng)絡在正在進展朝著以太網(wǎng)的方向進展。同時科研院所也熱衷于對工業(yè)以太網(wǎng)技術和TCP/IP技術的應用研究，現(xiàn)在以太網(wǎng)的速度差不多能夠達到1000Mbps，當高新技術等技術的使用完成了對以太網(wǎng)的不可靠問題的解決；而且，由于以太網(wǎng)端口的每個網(wǎng)絡節(jié)點都設置了獨立的帶寬，如此就幸免了使用同一交換機的不同設備可不能存在資源的相互爭奪利用現(xiàn)象，能夠看作是每個設備獨立占用一個網(wǎng)段[30]。因此講企業(yè)中的DNC系統(tǒng)差不多開始使用基于以太網(wǎng)的工業(yè)通信網(wǎng)絡。3.4DNC系統(tǒng)網(wǎng)絡結構設計企業(yè)DNC系統(tǒng)采納以太網(wǎng)技術，能夠減少企業(yè)的投資成本、維護成本和治理成本。由于以太網(wǎng)技術的通用性，企業(yè)關于以太網(wǎng)技術的維護和治理更為方便、快捷。同時企業(yè)能夠利用原有的設備資源，同時能夠實現(xiàn)企業(yè)的辦公網(wǎng)絡與車間數(shù)控設備網(wǎng)絡之間的相互連接[31]。因此，DNC系統(tǒng)使用最多的確實是企業(yè)內部的相關局域網(wǎng)系統(tǒng)。數(shù)控加工程序以及其他程序的發(fā)送和接收[32]差不多上通過Windows的相關的網(wǎng)絡的接口Socket完成的工作。通常Socket是針對具體的服務器模型所開發(fā)研制的，從而確保服務器端的問題。那個地點將DNC系統(tǒng)的接收平臺作為Socket的客戶端，而串口服務器端作為Socket的服務器端。3.5DNC系統(tǒng)的底層通信DNC系統(tǒng)的底層通信指的是數(shù)控機床系統(tǒng)與DNC系統(tǒng)接口之間的相互通信，其目的是完成加工制造業(yè)中的信息傳遞以及加工狀況信息的反饋。3.5.1常見的數(shù)控機床通信接口在國內大多數(shù)地加工制造業(yè)當中，數(shù)控設備的種類特不的豐富，有效的解決了不同的數(shù)控設備之間的關聯(lián)問題，具體如下[33]：（1）穿孔機輸入接口這種結構將穿孔機的輸入接口與計算機的打印接口進行連接并把紙帶穿出來。通過使用這種結構模型不用對任何硬件以及電路進行改造，只需要編寫出一個驅動程序供穿孔機使用。因為采納這種結構不能消除相關的問題，因此也使用的較少。（2）紙帶閱讀機輸入接口這種模型結構借鑒了數(shù)控系統(tǒng)的紙帶閱讀機輸入端的接口模式，也制造了一個外接的讀寫卡，設具體的紙帶閱的相關內容的功能，能夠實現(xiàn)與RS-232接口的串行通信，還能夠將DNC程序輸入到其它的地點，因此也及其少的使用。RS-232接口這種結構是把數(shù)控系統(tǒng)的串行通信口與RS-232串行通信接口進行相互連接，如此就能夠實現(xiàn)程序的下傳和上傳。目前在加工制造類企業(yè)中部分數(shù)控設備確實是采納的使用這種接口。RS-232接口廣泛應用于PC和通信行業(yè)。RS-232接口的傳輸方式是不平衡的，即單端通信方式。RS-232的兩種常用端口引腳如表3-1所示。表3-1RS-232端口引腳講明表9針端口（DB9)25針端口（D25)針號功能講明所寫針號功能講明所寫1數(shù)據(jù)載波檢DCD8數(shù)據(jù)載波檢DCD2接收數(shù)據(jù)RxD3接收數(shù)據(jù)RxD3發(fā)送數(shù)據(jù)TxD2發(fā)送數(shù)據(jù)TxD4數(shù)據(jù)終端準DTR20數(shù)據(jù)終端準DTR5信號地GND7信號地GND6數(shù)據(jù)設備預備好DSR6數(shù)據(jù)設備預備好DSR7請求發(fā)送RTS4請求發(fā)送RTS8清晰發(fā)送CTS5清晰發(fā)送CTS9振鈴指示DELL22振鈴指示DELL（4）DNC接口這種DNC結構能夠實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中所帶的各種功能，具體的實現(xiàn)過程需要依靠插在DNC工作站和數(shù)控系統(tǒng)中的DNC接口卡并借助于專業(yè)軟件，現(xiàn)在僅僅在少數(shù)進口的高檔數(shù)控系統(tǒng)中有采納DNC接口技術的。（5）網(wǎng)絡接口這種結構關于實現(xiàn)數(shù)控機床與車間局域網(wǎng)的相互連接較為容易，能夠對企業(yè)中的分布式加工設備層進行合理有效的治理。這種接口技術只有在少數(shù)的進口高檔數(shù)控機床上出現(xiàn)過。（6）計算機直接數(shù)控計算機直接數(shù)控方式采納的是PC嵌入CNC模式實現(xiàn)的，能夠用一臺計算機實現(xiàn)對多臺數(shù)控機床的操縱[17]。3.5.2數(shù)控機床的聯(lián)網(wǎng)設計數(shù)控機床的聯(lián)網(wǎng)設計要緊運用在高檔數(shù)控機床上，帶有DNC接口或以太網(wǎng)接口，通常這類機床與車間的局域網(wǎng)是能夠直接進行連接的[34]。串口服務器實現(xiàn)了把數(shù)控設備中的全部數(shù)據(jù)以及信息正確的傳輸?shù)搅司钟蚓W(wǎng)之中，反之也能夠把局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)信息傳輸給數(shù)控設備，可靠性高；其中串口服務器的作用就類似于網(wǎng)關的作用一樣。通過更改串口服務器的IP地址以及其設置的內容，因此數(shù)控設備就成為了局域網(wǎng)中的一個節(jié)點，如此就能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸功能[35]。4.串行通信設計與實現(xiàn)4.1串口服務器的選擇DNC主機與機床操縱器之間的通信連接是DNC系統(tǒng)最為關鍵的技術，由于數(shù)控機床的通信接口存在著特不大的差異，同時所采納的協(xié)議種類也專門多，如此就給DNC技術的應用和進展帶來較大的困難。為了實現(xiàn)異構數(shù)控系統(tǒng)的集成化治理，數(shù)控系統(tǒng)的生產(chǎn)制造企業(yè)和相關研究人員都在積極探究和查找解決通信協(xié)議標準化問題的最佳途徑。在實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)通信協(xié)議標準化之前，加工制造業(yè)中的大部分機械加工車間采納專門設計的DNC裝置來進行數(shù)控設備的操縱和治理。依照相關的研究資料，目前開發(fā)設計智能硬件設備是以研究DNC裝置為工作的核心和重點，同時智能硬件設備能夠實現(xiàn)接口標準和通信協(xié)議的轉換和統(tǒng)一[36]。近年來，數(shù)控通信協(xié)議也逐漸從智能硬件設備轉向軟插件系統(tǒng)。目前，我國的相關科研院所差不多開始對這種DNC軟插件系統(tǒng)進行科研立項和研究工作，這必將對數(shù)控設備的集成治理產(chǎn)生積極推動作用[37]。現(xiàn)時期我國的許多研究機構也開始嘗試解決通信接口的兼容性問題，軟插件系統(tǒng)能夠針對不同的數(shù)控設備和不同的通信協(xié)議。因此，軟插件系統(tǒng)能夠給用戶提供一個統(tǒng)一的、標準的平臺。用戶在進行特定系統(tǒng)的開發(fā)設計時，只需要輸入通信協(xié)議中的參數(shù)，就能夠完成對應DNC系統(tǒng)的開發(fā)設計。4.1.1動態(tài)連接庫技術動態(tài)連接庫能夠調用的一組服務或函數(shù)用于主應用程序的執(zhí)行，這些服務或函數(shù)相關于主應用程序是相互獨立的。這些服務或函數(shù)與靜態(tài)庫中的DLL服務或函數(shù)不同，因為DLL函數(shù)無法通過連接器與可執(zhí)行文件相連，而是在檢索可執(zhí)行文件中的信息后才能夠進行使用的，同時在程序運行時庫中的代碼才能夠加載顯示。因此能夠實現(xiàn)多個不同進程的應用程序在內存中共存，從而能夠大大減少關于內存容量的需求?；谇拔闹嘘P于DNC開發(fā)的平臺和軟插件系統(tǒng)的應用，選用動態(tài)連接庫技術[38]。針對不同種類的數(shù)控設備，開發(fā)設計相互獨立的動態(tài)連接庫。這些相互獨立的動態(tài)連接庫都對數(shù)控協(xié)議進行了細節(jié)封裝處理，因此它們的狀態(tài)差不多上透明的。而關于主應用程序來講，只需按照相同的方式對接口函數(shù)進行調用即可，因此講每臺數(shù)控設備看起來仿佛差不多上相同的。如此，就特不成功的解決了系統(tǒng)關于異構數(shù)控系統(tǒng)的集成問題。同時保證了系統(tǒng)與數(shù)控設備之間的無關性，易維護性和易擴展性等特點。4.1.2串口服務器硬件的選擇選定合適的串口服務器是構建局域網(wǎng)式結構的DNC通信系統(tǒng)最為關鍵的問題。具體來講，對串口服務器應滿足以下要求：串口服務器應同時具有以太網(wǎng)接口和串行通信接口，此外還應該有數(shù)字和模擬信號的輸入端口；同時需要滿足車間現(xiàn)場的電磁環(huán)境要求，即具有抵抗一定強度電磁場的能力[39]。在串口服務器內部應設置有較大的動態(tài)存儲器和較強的CPU來滿足傳輸大文件的需要。另外，串口服務器還需要具有網(wǎng)絡服務器的功能，方便治理人員或技術人員能夠及時訪問到串口服務器所采集到的數(shù)控機床信號，也確實是講串口服務器應該采納嵌入式的WEB服務器[40]。結合以上要求并對不同的串口服務器進行對比分析，最終我們選用的串口服務器是Moxa公司生產(chǎn)的NportExpressDE-211。該串口服務器支持快速以太網(wǎng)或標準以太網(wǎng)技術，且所有端口都能夠提供內嵌15千伏的ESD愛護。如圖4-1為NportExpressDE-211的實物圖。圖4-1NportExpressDE-211的實物圖4.2串口服務器的任務設計DNC串口服務器的通信程序需要進行兩個方面的開發(fā)設計，一個是串口服務器的網(wǎng)絡通信程序，即把串口服務器作為TCP/IP的服務器端來實現(xiàn)與車間服務器的網(wǎng)絡連接；另一個是串口服務器的端口通信程序，即實現(xiàn)串口服務器與數(shù)控機床之間的相互通信功能[41]。盡管數(shù)控機床的種類有專門多，然而關于串口服務器與數(shù)控機床之間的所采納的通信協(xié)議來講，市場上絕大多數(shù)的數(shù)控機床差不多上采納的XON/XOFF或RTS/CTS通信協(xié)議，同時串口服務器也能夠采納這兩種通信協(xié)議來實現(xiàn)通信。而關于那些比較專門的通信協(xié)議，則需要開發(fā)設計專門的針對這些通信協(xié)議的程序，借助于互聯(lián)網(wǎng)將程序下載到相關的串口服務器中，從而實現(xiàn)專門通信協(xié)議的通信。實現(xiàn)DNC通信的關鍵是選擇合適的DNC串口服務器內核。由于需要同時實現(xiàn)數(shù)控程序、數(shù)據(jù)信息等的網(wǎng)絡接收和端口發(fā)送功能，這就要求該內核必須采納一個多任務的內核。為了滿足DNC串口服務器的通信要求，需要將串口服務器的功能合理分配到各個任務中才能實現(xiàn)，選用五個任務來保證DNC串口服務器通信功能的實現(xiàn)，如表4-1所示[42]。DNC的設計應以數(shù)控機床為中心進行，而關于任務等級的考慮要緊是以滿足數(shù)控機床的各種加工要求為動身點。由于數(shù)控機床能夠實現(xiàn)在數(shù)控程序進行傳輸?shù)耐瑫r進行加工程序的運行，然而這種情況關于數(shù)控加工程序的實時性要求特不嚴格。因此講將任務四作為最高級，而任務一次之。內核在進行數(shù)據(jù)信息的初始化時，只需要啟動任務一、任務三和任務四，而任務二和任務五的建立是在任務一的運行過程中完成的。表4-1串口服務器任務設計表任務編號任務名稱任務描述任務間的互斥和通信情況任務一網(wǎng)絡數(shù)據(jù)接收任務接收來自網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)并分析數(shù)據(jù)與任務四存在共享變量互斥與任務，存在不可重入函數(shù)互斥與任務二存在互斥任務二網(wǎng)絡數(shù)據(jù)輸出任務把數(shù)據(jù)傳輸給網(wǎng)絡與任務三共享變量互斥與任務一存在互斥任務三端口數(shù)據(jù)接收任務讀入來自端口的數(shù)據(jù)與任務一存在不可重入函數(shù)互斥與任務二存在變量互斥任務四端口數(shù)據(jù)輸出任務向端口輸出數(shù)據(jù)與任務一存在共享互斥向任務五發(fā)送通知信息任務五請求消息發(fā)送任務向DNC操縱平臺發(fā)送請求，接著發(fā)送數(shù)控程序消息接收來自任務四通知信息4.3串口服務器的程序設計4.3.1工作線程由于串口服務器采納的是Windows操作系統(tǒng)，因此能夠采納TCP/IP協(xié)議來實現(xiàn)以太網(wǎng)的通信功能。如圖4-2所示為串口服務器處理軟件的要緊流程。在串口服務器開始進入到工作狀態(tài)之前，首先需要先對以太網(wǎng)的連接情況進行檢查，具體的軟件處理函數(shù)詳見附錄A。當網(wǎng)絡成功連接后，串口服務器便開始執(zhí)行遠程調用程序，如此就能夠從車間服務器上下載數(shù)控機床的相關配置文件和通信協(xié)議。當串口服務器預備好初始化工作以后，就能夠運用多線程來實現(xiàn)對各個端口的分不監(jiān)視，假如接收到其他的工作任務信號，就按照相應的處理程序執(zhí)行。該系統(tǒng)采納3個串口服務器，用于與機床、機床主軸檢測系統(tǒng)、機床狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)進行通訊[43]。圖4-2智能終端的處理軟件主流程圖智能終端與機床之間的相互通信要緊是進行NC程序的傳輸。串口服務器在接收到數(shù)控機床發(fā)送的相關申請信息之后，首先會對信息進行任務的分析推斷，然后依照分析推斷的結果再做出相應的處理。那個地點要緊定義了四種傳輸方式，通信流程如圖4-3所示。上傳方式：把各個數(shù)控設備中的NC程序或數(shù)據(jù)信息上傳到車間服務器。下傳方式：把NC程序或數(shù)據(jù)信息從車間服務器下傳到各個數(shù)控設備上再進行加工。DNC方式：邊進行NC程序或數(shù)據(jù)信息的傳輸邊進行加工，要緊用于解決數(shù)控設備內存空間不足的問題。程序再開方式：從差不多加工完畢的NC程序代碼中進行相關數(shù)據(jù)信息的提取，將提取到的數(shù)據(jù)信息合成新的NC程序頭文件進行傳輸，操縱數(shù)控機床再接著從斷點處進行加工[44]。圖4-3智能終端與機床通信流程圖數(shù)控機床的主軸檢測系統(tǒng)要緊是檢測機床主軸工作時的轉速、轉向及冷卻液開停等參數(shù)，能夠從數(shù)控機床的輸出信號點獲得這些參數(shù)的具體信息。主軸檢測系統(tǒng)每隔一段時刻就會對信號點進行一次檢測，然后將檢測的參數(shù)信息實時發(fā)送到智能終端，智能終端對接收到的參數(shù)信息進行整理并寫到數(shù)控機床的日志文件中[45]。4.3.2與機床當前狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)通信數(shù)控機床的當前狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)要緊用于檢測機床當前的工作狀態(tài)信息。假如數(shù)控機床直接調用車間服務器上的現(xiàn)有程序文件，那么在調用通知上會將這些信息進行顯示；假如數(shù)控機床直接調用機床內存上的程序文件，那么就需要機床操作人員進行輸入操作。監(jiān)測系統(tǒng)接收到這些信息后，對信息進行整理并寫到數(shù)控機床的日志文件中。5.通信治理軟件的設計與實現(xiàn)5.1數(shù)控程序傳輸線路設計依照數(shù)控機床加工關于數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)墓δ芤?，需要在基于局域網(wǎng)的DNC通信系統(tǒng)中實現(xiàn)數(shù)控程序的順利傳輸必須滿足一定的條件和要求。數(shù)控機床假如是邊進行數(shù)據(jù)的傳輸邊加工零部件，這就對實時性提出了嚴格的要求。實時性指的是在數(shù)控機床在對零部件進行加工時，數(shù)控機床在進行加工零部件的同時需要一直有數(shù)控程序發(fā)送給機床，這就需要串口服務器始終保持一定的數(shù)據(jù)緩沖空間。在基于局域網(wǎng)的DNC通信系統(tǒng)中，串口服務器向下與數(shù)控機床進行連接，通信速度是由用戶進行設置和選擇的；向上與車間局域網(wǎng)進行連接，采納的網(wǎng)絡帶寬是l0mbps[46]。數(shù)控程序文件一般都專門大，假如DNC串口服務器接收到的數(shù)據(jù)信息超過了數(shù)據(jù)的緩沖空間，那么這些數(shù)據(jù)信息將會丟失，同時會產(chǎn)生數(shù)據(jù)過載現(xiàn)象，在過載的阻礙下，刀位點發(fā)生一定程度的跳躍，甚至發(fā)生接著加工而損害刀具或工件或機床自動停止的現(xiàn)象。假如DNC串口服務器長時刻沒有接收到數(shù)據(jù)信息，那么就會導致欠載現(xiàn)象，現(xiàn)在受欠載的阻礙將不能接著給數(shù)控機床傳輸數(shù)控程序，會阻礙加工零部件的質量[47]。因此講如何把數(shù)據(jù)信息的緩沖量操縱在合理的范圍內是最為關鍵的問題。數(shù)據(jù)傳輸線路設計的目的確實是為了將數(shù)據(jù)信息的緩沖量操縱在合理的范圍內，設計采納的方式是通過建立一個合理的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收規(guī)則來實現(xiàn)的。如圖5-1是線路傳輸線路圖，設計時不需要考慮串口服務器與數(shù)控機床進行數(shù)據(jù)信息傳輸時的傳輸速度不穩(wěn)定的問題，是直接對數(shù)據(jù)緩沖量進行操縱。數(shù)據(jù)信息發(fā)送的最初時期，對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)緩沖量大小進行設定，車間服務器首先對數(shù)據(jù)緩沖量相同的數(shù)據(jù)信息進行發(fā)送，然后停止發(fā)送，等待申請發(fā)送新的數(shù)據(jù)信息，在串口服務器端，發(fā)送相應的數(shù)據(jù)信息到數(shù)控機床前需要對數(shù)據(jù)緩沖量大小進行分析和推斷，假如小于所設定的數(shù)值就會發(fā)送相應的請求信息，車間服務器接收到請求信息后會接著發(fā)送數(shù)據(jù)信息給串口服務器。在數(shù)據(jù)傳輸線路的傳輸規(guī)程中，假如想要實現(xiàn)傳輸速度的匹配，那么需要通過兩個時期，一個時期是車間服務器與串口服務器之間傳輸速度的相互匹配，要緊是為了使數(shù)據(jù)緩沖量大小操縱在合理的范圍內，采納的方法要緊是對數(shù)據(jù)緩沖量大小進行分析和推斷，假如小于所設定的數(shù)值就會發(fā)送相應的請求信息；另一個時期是串口服務器與數(shù)控機床之間傳輸速度的相互匹配，要緊是為了保證數(shù)控機床正確的接收數(shù)據(jù)信息，能夠在串口服務器與數(shù)控機床之間采納串行傳輸握手協(xié)議來實現(xiàn)[48]。圖5-1數(shù)據(jù)傳輸線路5.2DNC通信平臺設計5.2.1通信平臺設計思路車間數(shù)控機床所需數(shù)控程序的網(wǎng)絡傳輸平臺采納的是基于局域網(wǎng)的DNC通信平臺，需要同時與多臺數(shù)控機床進行連接和數(shù)控程序的傳輸，如此的話就需要采納多線程來完成網(wǎng)絡通信程序的編寫。網(wǎng)絡通信程序的編寫是運用VisualC++完成的，采納的是網(wǎng)絡編程接口Socket，網(wǎng)絡編程接口Socket的開發(fā)和設計是面向客戶/服務器模型的[49]?？傮w來講，DNC通信平臺是一個連接多個服務器的多線程客戶端程序。5.2.2DNC通信平臺的程序設計依照數(shù)控程序傳輸線路制定出來的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)發(fā)送任務的實現(xiàn)結構如圖5-2所示。當數(shù)控程序成功發(fā)送命令后，接下來數(shù)控程序就會發(fā)送線程，首先會在線程中創(chuàng)建能夠連接串口服務器的Socket，實現(xiàn)成功連接以后，就會將相應的初始化信息發(fā)送到串口服務器上，然后就會啟動接收線程，當串口服務器接收到相應的初始化信息以后，就會預備進行數(shù)控程序的發(fā)送和接收工作。假如數(shù)控機床需要接收到觸發(fā)信號，那么串口服務器的端口在接收到數(shù)控機床轉送過來的信號后，串口服務器會將初始化成功的信息和差不多接收到的觸發(fā)信號信息發(fā)送給DNC通信平臺，DNC通信平臺接收到這些信息以后就會開始發(fā)送數(shù)控程序。首先是按照設定好的串口服務器數(shù)據(jù)緩沖量的大小不斷發(fā)送數(shù)據(jù)信息，直到緩存區(qū)達到滿載狀態(tài)，然后恢復接收線程，等待串口服務器發(fā)送過來的請求發(fā)送信息，在接收到串口服務器發(fā)送過來的請求發(fā)送信息后就會接著發(fā)送下一個數(shù)控程序。就采納以上的方式持續(xù)循環(huán)發(fā)送數(shù)據(jù)信息，直到所有的數(shù)據(jù)信息全部發(fā)送完畢，在最終完成后會發(fā)送一條成功消息到DNC通信平臺。圖5-2網(wǎng)絡數(shù)據(jù)發(fā)送任務的實現(xiàn)結構在發(fā)送數(shù)控程序前必須要發(fā)送初始化信息，初始化信息所起的作用事實上確實是事先通知串口服務器立立即會進行數(shù)控程序的發(fā)送，同時把將要發(fā)送的數(shù)控程序分割成一個一個的數(shù)據(jù)包，串口服務器收到這些初始化信息之后就會進行串口的偵聽工作，然后在等待機床操作人員將信息接收后，數(shù)控機床就會開始發(fā)送相關的命令給串口服務器。假如程序在發(fā)送過程中出現(xiàn)異常終止或發(fā)送失敗現(xiàn)象，這時就需要將“發(fā)送失敗”的信息及時發(fā)送到串口服務器，如此就能夠保證當數(shù)據(jù)信息發(fā)送出現(xiàn)異常時串口服務器可不能發(fā)生崩潰。WindowsSocket執(zhí)行I/O操作要緊是采納堵塞套接字方式或非堵塞套接字方式這兩種方式。假如采納堵塞套接字方式，那么執(zhí)行操作的Winsock函數(shù)會始終處于等候狀態(tài)，可不能立即返回程序。而假如采納非堵塞套接字方式，那么執(zhí)行操作的Winsock函數(shù)都會立即返回程序。堵塞套接字要緊存在應用程序專門難同時通過多個差不多建好連接的套接字進行通信的缺點。然而針對這種缺點能夠使用多線程來進行處理和解決，能夠對差不多連接好的每個套接字都進行讀寫線程的分配，盡管采納這種方式可能會增大開銷，但這種方式是一個特不可行、特不有用的方案。本文采納的確實是這種多線程的堵塞套接字方式的編程方案。發(fā)送線程的過程詳見附錄B。5.3機床事件接收平臺設計機床事件接收平臺要緊是完成由串口服務器發(fā)送的機床事件的接收工作，同時把機床事件的名稱、描述、時刻及機床代號等信息存儲到數(shù)據(jù)庫中，并建立機床的使用日志，為日后關于機床的使用性能分析提供數(shù)據(jù)信息。通過分析機床的使用日志就能夠找到提高機床使用效率的方法。事件接收平臺的結構如圖5-3所示，串口服務器對機床事件發(fā)生時的信號情況進行信號的采集，然后將采集到的信號信息傳遞到事件接收平臺，借助Windows的網(wǎng)絡編程接口Socket實現(xiàn)信號信息的交換，最終事件接收平臺把接收到的信號信息進行整理和儲存。圖5-3事件接收平臺結構由于機床事件大部分差不多上在突然情況下發(fā)生的，假如接著采納堵塞式的socket，那么事件接收平臺就會始終處于堵塞的狀態(tài)，如此的話即使采納多線程，那么每個線程同樣在專門長時刻會處于堵塞的狀態(tài)，這就會大大增加程序的開銷。而假如選擇采納非堵塞式的socket就會十分理想，能夠實現(xiàn)網(wǎng)絡操作函數(shù)的立即返回，同時在事件發(fā)生時還會觸發(fā)消息映射函數(shù)[50]。5.4客戶端機床治理軟件設計VisualC++中的MFC將線程能夠分為用戶界面線程與工作線程兩種形式，這兩者的要緊區(qū)不在于：要實現(xiàn)用戶界面線程的運行就至少需要一個消息循環(huán)，同時需要有自己的窗口；然而在工作線程形式中沒有窗口，如此的話也就不具有屬于自己的消息循環(huán)。由于在進行網(wǎng)絡化數(shù)控加工時，車間服務器還要保持在任何情況下都能夠實現(xiàn)與外部環(huán)境的數(shù)據(jù)交互，因此講就需要采納多線程技術。具體來講，繁瑣復雜的運算工作多數(shù)情況下是由工作線程來完成的，也確實是講依靠主線程實現(xiàn)對用戶界面的操縱，而其他線程則是用來處理來自計算機和數(shù)控機床的數(shù)據(jù)信息的[51]。5.4.1系統(tǒng)登錄模塊系統(tǒng)的登錄模塊是提供對操作人員的使用和治理，保證操作人員的相關權益，這些工作要緊是由系統(tǒng)治理員完成的。圖5-4系統(tǒng)登陸界面5.4.2.機床治理模塊（1）機床添加機床添加功能要緊指的是數(shù)控機床的靜態(tài)信息治理，要緊包括數(shù)控車床、數(shù)控銑床、線切割機床等數(shù)控設備的相關屬性信息、參數(shù)信息的錄入，具體來講，靜態(tài)信息是指例如機床名稱、機床類型、操作人員等差不多信息。圖5-5機床添加界面（2）機床通信協(xié)議治理盡管數(shù)控機床的種類有專門多，然而關于串口服務器與數(shù)控機床之間的所采納的通信協(xié)議來講，市場上絕大多數(shù)的數(shù)控機床差不多上采納的XON/XOFF或RTS/CTS通信協(xié)議，同時串口服務器也能夠采納這兩種通信協(xié)議來實現(xiàn)通信。圖5-6機床通信協(xié)議治理界面（3）機床通信參數(shù)設置確定以下面板上的相關通信參數(shù)的設置是通過DNC通信平臺的配置參數(shù)設置選項實現(xiàn)的。圖5-7機床串行通信參數(shù)設置界面圖5-8加工過程實時察看界面（4）加工過程實時察看和錄制通過網(wǎng)絡攝像機能夠對數(shù)控機床的加工狀況、運轉狀況等進行實時的觀看和錄制，此外還能夠觀看和錄制操作人員及車間人員的工作狀況。錄制好的視頻能夠直接進行存檔，在日后假如需要能夠直接進行調用和查看。（5）加工過程回放具有播放歷史視頻的功能，能夠隨時調用和查看數(shù)控機床的運轉、加工過程以及操作人員對機床的操作流程等歷史視頻記錄。圖5-9加工過程回放界面（6）加工任務治理數(shù)控機床的相關治理人員及機床操作人員能夠對機床的加工任務進行查詢、添加、刪除等操作治理，同時還能夠把加工任務任務單發(fā)送給相關人員。圖5-10加工任務治理界面總結6.1全文總結數(shù)控機床的DNC技術是企業(yè)實現(xiàn)CAD/CAM的重要技術支持，同時也是提高企業(yè)信息化辦公水平的要緊措施。完成數(shù)控機床DNC通信與治理系統(tǒng)的開發(fā)設計能夠實現(xiàn)對數(shù)控機床的數(shù)據(jù)信息采集和治理，借助于WEB技術能夠將相關的程序文件、數(shù)據(jù)信息及時的傳輸?shù)骄W(wǎng)絡上，如此既能夠滿足傳統(tǒng)DNC的計算機與數(shù)控機床之間的信息交換，又能夠實現(xiàn)企業(yè)辦公治理信息與車間加工監(jiān)測信息的實時傳輸和在線交流。數(shù)控機床的治理人員和操作人員能夠實時查看和監(jiān)控機床的運轉狀況和加工狀況，并能夠與車間的其他人員進行信息交流。在充分查閱相關的DNC技術和近年來數(shù)控機床的進展趨勢的基礎上，通過進行理論分析、結構性能對比等方式確定出數(shù)控機床通信與治理系統(tǒng)開發(fā)設計的總體方案。在此基礎上，開發(fā)設計出數(shù)控機床DNC通信與治理系統(tǒng)的功能模型和網(wǎng)絡結構。在充分學習數(shù)控機床通信接口和DNC底層通信技術后，結合我國加工制造業(yè)企業(yè)的實際現(xiàn)狀，構建出基于企業(yè)局域網(wǎng)的通信系統(tǒng)結構，并提出了異構數(shù)控設備集成的方法。對軟插件技術和動態(tài)連接庫技術進行了研究，完成了串口服務器功能設計和軟件實現(xiàn)的程序流程圖。以VisualC++和SQL2000為開發(fā)平臺，開發(fā)車間信息集成治理的客戶端機床治理軟件，能夠對數(shù)控機床的運行狀態(tài)、加工過程等進行掃瞄和查看。6.2研究展望由于研究時刻的有限性，使得研究工作并不完全，今后還能夠從以下幾個方面接著進行研究：實現(xiàn)串口服務器的程序編寫；開發(fā)和設計出基于數(shù)控機床DNC通信與治理系統(tǒng)的更多功能；開發(fā)和設計系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫等。參考文獻[1]萬濤.適用于網(wǎng)絡化農(nóng)業(yè)機械制造模式的數(shù)控系統(tǒng)的研究[J].農(nóng)業(yè)與技術，2016，18:63.[2]李廣，魏永庚，李春艷.基于PMAC運動操縱器的3-UPU并聯(lián)機構數(shù)控系統(tǒng)的實現(xiàn)[J].黑龍江大學工程學報，2016，03:92-96.[3]TestiF.DNCsystems:astorythatneverends.JournalofSoeietyofEnginees[J],1986,3:31-43[4]Crossley,T.R.MeCartney,D.DeeadeofDireetNumeriealControl.AnnalsoftheCIRP,8.28-9.2,1978:405-408[5]路甬祥.中國智造與中國制造[J].全球化，2016，09:5-13，133.[6]孫秋霞.向科技創(chuàng)新強國進軍——《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》解讀[J].中國科技獎勵，2016，08:21-23.[7]RogerN,RickD，21stcenturymanufacturingenterprisestrategy:anindustry-ledview&infrastructure[M].IacoccaInstitute,LehighUniversity,1991.[8]施伯誠.XK713數(shù)控銑床系統(tǒng)的改造[J].現(xiàn)代制造技術與裝備，2016，09:99-101.[9]樊留群，朱志浩，張曙，黃云鷹.機床的數(shù)字操縱(上)[J].機械設計與制造工程，2016，09:1-10.[10]黃翌凱.論述機械制造智能化技術的進展及其應用[J].科學大眾(科學教育)，2016，09:189.[11]鄒澤昌，楊開懷，陳忠士.數(shù)字化技術在現(xiàn)代制造業(yè)中的應用及其進展趨勢[J].現(xiàn)代制造技術與裝備，2016，09:187-188.[12]吳海勇.利用智能制造促進漳州裝備制造業(yè)供給側結構改革[J].雞西大學學報，2016，10:65-68.[13]喬志杰.基于組態(tài)軟件與PLC的立軸平面磨床監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].南陽理工學院學報，2016，04:13-16.[14]李春生.信息技術在計算機辦公自動化中的作用[J].電腦迷，2016，05:58.[15]雷豪.創(chuàng)新——打造經(jīng)濟進展“新引擎”的核心[J].經(jīng)濟師，2016，10:28-29-31.[16]Milner,D.A.Brindley,J.D.HardwareandSoftwareDeveloPmentsforaDNCManufaeturingCell.InternationalJournalofProductionResearch[J],1978.11:441-452[17]Astrop,A.W.DNCUsedtoManufaetureNCEquiPment.MaehineryandProductionEngineering[J],1977.7:530-535[18]杜壯.“十三五”下的化纖生產(chǎn)線:夜半無人的智能工廠[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2016，19:58-60.[19]丁剛，王蕊.福建省高新技術產(chǎn)業(yè)進展的現(xiàn)狀分析及對策研究[J].長春工程學院學報(社會科學版)，2016，03:29-32.[20]田會方，薛飛.基于PLC的纖維掛紗機構操縱系統(tǒng)設計[J].玻璃鋼/復合材料，2016，10:60-64.[21]黃云鷹，朱志浩，樊留群.“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下數(shù)控系統(tǒng)進展的新趨勢[J].制造技術與機床，2016，10:49-52-57.[22]鄭文奇，鐘晨，陸衛(wèi)軍，章維，陳銀桃，羅冰.工業(yè)操縱系統(tǒng)通信健壯性技術研究與測試[J].工業(yè)操縱計算機，2016，10:9-11.[23]韓慶瑤，李賀.基于CAN總線的數(shù)控機床DNC通信系統(tǒng)[J].制造技術與機床，2008，10:144-147.[24]張愛紅.基于以太網(wǎng)的數(shù)控機床DNC操縱系統(tǒng)設計[J].蘇州市職業(yè)大學學報，2007，03:67-69.[25]蔡慧林.基于CAN的DNC系統(tǒng)單元級設備通信與實時調度[D].蘭州交通大學，2011.[26]閆偉國.網(wǎng)絡化制造模式下DNC關鍵技術研究[D].大連理工大學，2003.[27]陶桂寶.基于DNC軟插件技術集成化生產(chǎn)治理系統(tǒng)研究與實踐[D].重慶大學，2003.[28]盧林.分布式數(shù)控系統(tǒng)（DNC）服務器的設計與實現(xiàn)[D].中國科學院研究生院（沈陽計算技術研究所），2014.[29]王錦煜.制造物聯(lián)中車間底層數(shù)控設備監(jiān)控治理系統(tǒng)的研究[D].江南大學，2014.[30]公雪.基于CAN總線通信的柔性生產(chǎn)線通信調度及應用[D].