浅谈数控机床远程网络控制技术

◆李金堂

浅谈数控机床远程网络控制技术

◆李金堂

（邢台技师学院 河北 054000）

随着经济的发展，数控机床在工业领域的应用越来越广泛，而且数控机床不断朝着自动化、智能化方向发展，可以利用网络技术，实现对数控机床的远程控制。本文主要研究数控机床远程网络控制技术的两种模式以及远程网络控制容易遇到的问题。

数控机床；网络控制；问题

网络时代的到来，许多行业都迎来了巨大变革，通过对网络技术的应用，不断优化生产加工流程，提升生产和工作效率。数控机床在此背景之下，也不断地优化升级，技术含量越来越高，借助互联网，开始实现远程控制数控机床生产和操作，智能化水平越来越高。

1 数控机床远程控制的目的与意义

数控机床是重要的机械加工设备，是实现自动化生产的关键。实现现代化工业生产，需要提升数控机床的效率之外，还要实现数控机床和网络的通讯功能，也就是在数控室实现对数控机床的操控。可以借助企业内部的控制网和信息网，将机床生产和运作情况联系起来，随时随地地实现对数控机床的远程监控，帮助企业及时掌握数控机床的运行状态。远程控制技术的应用，人们无须在现场进行生产操作，可以实现对数控机床运行状态各项参数的有效掌控，尤其是一些恶劣的生产环境，可以让技术人员在一个良好的环境下，完成各项操作。此外，专业人员利用软硬件实现对数控机床高级别的控制，包括设备的启动、停止，设备状态的查看、设备维护等，无须工作人员值守，实现无人胡总少人值守，减少现场操作人员的数量，通过对数控机床运行参数的收集和分析，可以及早地发现存在的隐性故障，降低机床的故障率，提升数控机床的利用率。随着经济的发展，许多企业开始出现跨区域经营的情况，借助网络技术进行远程监控，实现降低成本的目的，提升企业的竞争力。

2 数控机床远程控制的两种结构

20世纪80年代，美国学者开放性思想的提出，也就是使用通用OS和高性能计算机，提升数控系统的接口性能，这样大幅度降低数控系统的开发成本，同时也提升数控系统的性能。开放性数控系统完美支持TCP/IP，可以轻松实现对数控系统的远程监控，其系统结构，详见图1。

图1 开放性数控系统结构

开放性数控系统和远程控制端口，都有TCP/IP接口，在开发应用程序时，可以不用担心底层的通讯问题，而是将精力放在同CS模式下软件的交互上。CNC系统软件是否具备良好的扩展性，将影响着远程监控的难易程度。可以借助面向对象编程语言接口可以大服务提升服务端的功能，让其更加全面，拓展远程控制的范围。

封闭式的数控系统，使用的是PC端口，通过RS485/RS232或者RS232转换器的通讯接口，实现和数控机床的通讯连接，传递代码，通过数控机床联网实现对机床状态的一种实时反馈。在实际的操作中，使用TOP和MAP进行自动化设备连接的情况并不多，更多地是借助PC技术，通过软件技术，构建系统通讯。图2，虚线部分就是DNC系统，将PC作为硬件平台，使用软件控制数控系统。

图2 封闭式数控系统结构

3 数控机床远程控制的软件结构

软件部分包括服务器端和远程控制端，图3为其功能结构。数控机床远程控制软件设计时，需要考虑的问题有：

图3 功能结构

首先，Windows系统有着MSComm控制，可以实现对RS232底层动作进行封装，使用高级程序语言时，可以忽略底层在通讯方面的细节问题，但是这种封装方式，导致底层编程丧失灵活性，因此需要加以校验。实际操作中，通讯程序的主要工作还是用于进行校验和错处处理方面，保证控制系统的正常运行。使用C++语言和汇编语言构建DLL串行通讯程序，会让编程变得十分复杂，但是也有着灵活性强、速度快的特点。

其次，流式套接字，提供一套面向连接的可靠的数据传输方法，可以确保数据不会出现差错，也不会重复发送，可以按照数据发送的顺序，有序接收数据。不管发送的是单个数据，还是整个数据，都可以保证数据的有序接收。数据传输过程中，如果出现连接断开问题时，系统会收到通知。因此，进行远程控制时，可以采取流式套接字的方式，进行数据传输，保证操作指令的有效传递。

4 数控机床远程控制技术的注意事项

数控机床远程控制技术的应用需要注意两方面的内容，一是网络安全问题，二是网络传输的延时性与可靠性。任何一项内容出现问题，都会影响到远程控制系统。

4.1 网络安全问题

数控机床远程控制技术依托于互联网，因此必须将网络安全放到首位。常见的网络安全问题包括网络黑客、木马、病毒等，出现网络安全问题影响正常工作，导致系统故障或者瘫痪。例如，木马就是一种隐藏性很强的远程控制程序，电脑被植入木马程序，黑客可以像使用自己的电脑一项，控制被植入木马的电脑，进行所有操作。解决网络安全问题，可以通过设置防火墙技术，限制外部用户访问内部网络，并通过设置访问权限的方式，保证系统的安全。定期进行系统漏洞的查看和修补；对电脑杀毒软件定期升级；做好U盘、软盘等外部接入设备的安全检查；严谨浏览不安全的网站或者程序。下面我们着重介绍两种安全防护措施：首先，设置访问权限和拥护身份验证，客户机在使用时，需要有专门的访问密码，这样才能获得进入资格。远程控制需要通过验证，多重验证的方式，虽然比较烦琐，但是可以保证企业和拥护的安全，这样才能降低企业在系统管理和维护方面的成本。其次，使用虚拟专用网，也就是VPN，虚拟出一个内部专线，通过特殊的加密协议，打造出一个安全、临时，穿过公用网络的一个安全稳定的专用隧道。VPN中使用了许多的安全机制，包括加密技术、隧道技术、密钥技术、身份认证技术，以此保证网络的安全，确保系统资料不会被非法读取或者修改。

4.2 网络延时问题

远程控制需要实现信息的实施传播，也就是在控制终端和机械设备之间，信息及时交互，让人们可以在任何的时间点，任何的地点，实现对机械设备的远程控制。该项技术在国内的研究，还处在“黎明期”。信息交互中有着互联网的使用，互联网对于信息传递存在的延时性，会影响到系统的性能。图4基于网络的远程控制系统，从其中可以看出，由于网络的参与，前向通道以及反馈通道信息传输时，都会存在信息延时的问题，影响着控制系统的性能，导致上升和过渡时间偏长，出现系统不稳定的情况。我们可以针对此问题，分别设计出前向和反馈通道补偿器，保证信息传输的稳定性。

图4 基于网路的远程控制系统

介于互联网是动态变化的，信息的传递同样有着动态变化，导致无法确定具体的信息延时，而是只能进行粗略的计算。我们在使用系统补偿器预测信息传递的延时值同实际的信息延时值可能存在误差，即便是采取补偿器的方式，也无法及时地补偿信息延时，无法改善系统的性能，因此，控制系统进行延时预测时，根据以往的延时情况进行分析，用于预测当前的信息延时情况，借助补偿器做出调整，确保系统保持良好的性能。机遇互联网的数控机床远程控制系统，应该采取延时预测算法和补偿器结构，确保系统的稳定性。

5 结束语

综上所述，随着科技进步，数控机床逐步朝着自动化和智能化方向发展。利用互联网技术，将数控机床和计算机相连接，实现对数控机床的远程控制，降低人员操作成本，取而代之的是利用终端实现对数控机床的实时监控，实时监督数控机床的运行状态，远程下发操作指令，控制数控机床运转。数控机床远程控制离不开网络的支持，我们应用网络进行远程监控时，还需要注意网络安全问题和网络延时问题，做好相应的应对措施，保证数控机床远程控制系统的安全稳定。

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