CN101727104B - 数控机床网络传输控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种数控机床网络传输控制系统，用于控制与中央控制电脑通过局域网连接的一台或多台数控机床终端，该系统包括：请求接收单元，用于接收来自数控机床终端同局域网发送的数据请求；请求处理单元，用于给来自数控机床终端的数据请求分配至少一个时间参数，并根据所述时间参数制定对应长度的数据包；响应发送单元，与所述请求处理单元相连，用于将所述数据包通过局域网发送给所述数控机床终端。本发明还公开了相应的数控机床网络传输控制方法。本发明成本低、效率高且精度高。

Description

数控机床网络传输控制系统及方法

技术领域

本发明涉及数控机床领域，尤其涉及一种数控机床网络传输控制系统及方法。

背景技术

计算机数字控制(Computer Numerical Control，CNC)机床，简称数控机床，是一种装有程序控制系统的自动化机床，该CNC机床的控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序、并将其译码，从而使机床动作并加工零件，大量用于精密机械加工场合。常见的具体设备有：CNC车床、CNC刨床、CNC铣床、CNC加工中心。CNC设备是通常是通过一种通用的G代码加工程序来发送加工指令及数据，当前，市场上CNC控制系统多为西方国家的成品，通常每台CNC加工设备需要配置一台电脑来控制和存储加工程序数据，而且基本上是采用串行数据传输方式。成本高、效率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种数控机床网络传输控制系统，该系统可对数控机床实现低成本、高效率、高精度的控制。

本发明进一步所要解决的技术问题是：提供一种数控机床网络传输控制方法，该方法可对数控机床实现低成本、高效率、高精度的控制。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种数控机床网络传输控制系统，用于控制与中央控制电脑通过局域网连接的一台或多台数控机床终端，该系统包括：

请求接收单元，用于接收来自数控机床终端通过局域网发送的数据请求；

请求处理单元，用于给来自数控机床终端的数据请求分配至少一个用于防止网络拥塞的时间参数，并根据所述时间参数制定对应长度的数据包；

响应发送单元，与所述请求处理单元相连，用于将所述数据包通过局域网发送给所述数控机床终端；

所述请求处理单元具体包括：

运行时间获得单元，用于获得发送到各数控机床终端的数据可使每台数控机床运行的时间，并根据所述运行时间确定每台数控机床本次运行的结束时间；

请求时间预测单元，与所述运行时间获得单元相连，用于根据所述结束时间预测下一个终端请求的发送时间；

传输时间分配单元，与所述请求时间预测单元相连，用于根据所述下一个终端请求的发送时间给当前待发送的数据分配其在网络中传输的时间参数，该传输时间参数的终止点在所述下一个终端请求发送时间之前；

第一数据长度分配单元，与所述传输时间分配单元相连，用于根据所述传输时间参数，确定本次发送数据包的长度。

为解决上述技术问题，还提供了一种数控机床网络传输控制系统，用于控制与中央控制电脑通过局域网连接的一台或多台数控机床终端，该系统包括：

请求接收单元，用于接收来自数控机床终端通过局域网发送的数据请求；

请求处理单元，用于给来自数控机床终端的数据请求分配至少一个用于防止网络拥塞的时间参数，并根据所述时间参数制定对应长度的数据包；

响应发送单元，与所述请求处理单元相连，用于将所述数据包通过局域网发送给所述数控机床终端；

所述请求处理单元具体包括：

第三数据长度分配单元，用于根据当前待发送的数据中的时间关联信息，计算其可使数控机床运行的时间，并根据预设的每次发送数据可使数控机床运行的时间参数，确定本次发送数据包的长度。

相应地，本发明还公开了一种数控机床网络控制方法，该方法包括以下步骤：

接收请求步骤，接收来自数控机床终端通过局域网发送的数据请求；

处理请求步骤，给来自数控机床终端的数据请求分配至少一个用于防止网络拥塞的时间参数，并根据所述时间参数制定对应长度的数据包；

回应发送步骤，将所述数据包通过局域网发送给所述数控机床终端；

所述处理请求步骤具体包括以下步骤：

运行时间获得步骤，获得发送到各数控机床终端的数据可使每台数控机床运行的时间，并根据所述运行时间确定每台数控机床本次运行的结束时间；

请求时间预测步骤，根据所述结束时间预测下一个终端请求的发送时间；

传输时间分配步骤，根据所述下一个终端请求的发送时间给当前待发送的数据分配其在网络中传输的时间参数，该传输时间参数的终止点在所述下一个终端请求发送时间之前；

第一数据长度分配步骤，根据所述传输时间参数，确定本次发送数据包的长度。

为了解决上述技术问题，还提供了一种数控机床网络控制方法，该方法包括以下步骤：

接收请求步骤，接收来自数控机床终端通过局域网发送的数据请求；

处理请求步骤，给来自数控机床终端的数据请求分配至少一个用于防止网络拥塞的时间参数，并根据所述时间参数制定对应长度的数据包；

回应发送步骤，将所述数据包通过局域网发送给所述数控机床终端；

所述请求处理步骤具体包括：

第三数据长度分配步骤，根据当前待发送的数据中的时间关联信息，计算其可使数控机床运行的时间，并根据预设的每次发送数据可使数控机床运行的时间参数，确定本次发送数据包的长度。

本发明的有益效果是：

本发明的实施例通过利用局域网对CNC设备进行网络传输控制，并根据CNC设备的数据请求的时间属性分配对应长度的数据包，从而保证了网络数据传输控制的实时性，降低了设备成本、提高了控制精度。

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1是本发明提供的数控机床网络传输控制系统的局域网架构图。

图2是本发明提供的数控机床网络传输控制系统一个实施例的组成结构图。

具体实施方式

下面参考图1和图2详细描述本发明提供的数控机床网络传输控制系统一个实施例。

本实施例主要用于控制如图1所示的与中央控制电脑10通过局域网交换机30连接的一台或多台数控机床终端20，本实施例设置在中央控制电脑10上，接收和响应来自各数控机床终端20的数据请求，使各数控机床20最优化地按照预设的加工程序运行。

如图2所示，本实施例主要包括有：

请求接收单元11，用于接收来自数控机床终端的数据请求；

请求处理单元12，用于给所述数控机床终端分配至少一个时间参数，并根据所述时间参数制定对应长度的数据包，具体实现时，该单元对终端的数据请求按照先后顺序排序和处理；

响应发送单元13，与请求处理单元12相连，用于将所述数据包发送给所述数控机床终端。

具体实现时，请求处理单元12可进一步包括有：

运行时间获得单元121，用于获得发送到各数控机床终端的数据可使每台数控机床运行的时间，并根据所述运行时间确定每台数控机床本次运行的结束时间；

请求时间预测单元122，与所述运行时间获得单元相连，用于根据所述结束时间预测下一个终端请求的发送时间；

传输时间分配单元123，与所述请求时间预测单元相连，用于根据所述下一个终端请求的发送时间给当前待发送的数据分配其在网络中传输的时间参数，该传输时间参数的终止点在所述下一个终端请求发送时间之前；

第一数据长度分配单元124，与所述传输时间分配单元相连，用于根据所述传输时间参数，确定本次发送数据包的长度。

另外，请求处理单元12还可进一步包括：

运行时间分配单元125，用于根据所述运行时间获得单元获得的结束时间，给当前待发送的数据分配其可使数控机床运行的时间参数，该运行时间参数的终止点与每台数控机床本次运行的结束时间均不冲突；

第二数据长度分配单元126，与所述运行时间分配单元和传输时间分配单元相连，用于根据当前待发送的数据中的时间关联信息，计算其可使数控机床运行的时间，并根据所述运行时间分配单元分配的运行时间参数以及所述传输时间分配单元分配的传输时间参数，确定本次发送数据包的长度。

另外，请求处理单元12还可包括：

第三数据长度分配单元127，其作用是根据当前待发送的数据中的时间关联信息，计算其可使数控机床运行的时间，并根据预设的每次发送数据可使数控机床运行的时间参数，确定本次发送数据包的长度；例如，所述预设的每次发送数据可使数控机床运行的时间参数为100秒，则本次发送数据包内包含有恰好可使数控机床终端运行100秒的数据；该单元可用于定制可使CNC设备运行固定时间的数据包，该预设的运行时间参数可根据实际需要设定，其可以是任意值，不管其设定值如何，均不影响本实施例的实现。

另外，为了适应传统的RS232串口传输方式，本实施例还可在所述局域网和每台数控机床终端之间设置端口转换单元40，用于CNC设备串行传输数据和局域网传输数据之间的端口转换；本单元可通过端口转换器实现。

具体实现时，本实施例涉及的数据为CNC设备加工某一零件所需要的加工程序指令，其一般是CNC设备可识别的“G代码”，G代码有其标准（JB 3208-83），G代码指令包含有走刀速度、走刀行程、提速过程、降速过程等属性，通过这些与时间相关的属性可计算出任一段代码可使CNC设备的运行时间，从而定置CNC运行指定时间长度的数据包。例如，一段G代码程序，可以表达如下语句：“沿X轴方向，以15mm/s的速度前进500mm”，因而，找到速度V=15mm/s，路程S=500mm后，根据公式t=S/V，即可求得该段数据可使CNC设备运行的时间；另外，通过计算一段G代码中包含的字节数，即可算出该段G代码需要多少时间能传输完成。

当只有一台CNC设备运行时，网络资源非常充足，这种情况下，可以给终端随意地分配时间参数，包括传输时间参数和运行时间参数；

当处于运行中的终端数量较大，网络资源较为紧张时，则需要合理地为每台终端分配传输时间参数，保证数据在网络中传输所用的时间，小于其与下一个终端请求的时间差，从而保证数据的顺畅传输而不发生拥塞；进一步地，在分配时间参数时，还要通过给终端分配合理的运行时间，使该运行时间不与其他终端的运行结束时间相冲突，从而有效避免两个及两个以上终端在同一时刻发送数据请求，预防网络拥塞状况的发生。通过上述两个方面，可使终端驱动的实时控制得以保证。

值得注意的是，前述请求处理单元所处理的数据请求，基本都是针对长度较大，以至于CNC终端自身的存储器存储不下的G代码程序文件；而至于长度较小的文件，往往收到请求后，一次性就发送完成，无需进行代码分段、数据打包。（小程序文件的发送任务，在收到请求后，不必立即响应，因为CNC设备尚未运转，可以推迟等到有空闲的时候再响应（发送），所以可以做到一次性发送完成，此系普通通信软件也包含的基本功能，不再赘述）。

另外，本实施例还设置有软件操作界面；CNC设备库管理单元；加密措施及加密算法单元；端口侦听、响应及合法性甄别单元；终端响应优先算法单元；传输收发控制及校验单元等。

下面详细描述本发明提供的数控机床网络传输控制方法的一个实施例。 

本实施例实现一次数控机床网络控制流程主要包括以下步骤：

在接收请求步骤中，接收来自数控机床终端通过局域网发送的数据请求；

在处理请求步骤中，给来自数控机床终端的数据请求分配至少一个时间参数，并根据所述时间参数制定对应长度的数据包；

在回应发送步骤中，将所述数据包通过局域网发送给所述数控机床终端。

具体实现时，所述处理请求步骤可具体包括：

在运行时间获得步骤中，获得发送到各数控机床终端的数据可使每台数控机床运行的时间，并根据所述运行时间确定每台数控机床本次运行的结束时间；

在请求时间预测步骤中，根据所述结束时间预测下一个终端请求的发送时间；

在传输时间分配步骤中，根据所述下一个终端请求的发送时间给当前待发送的数据分配其在网络中传输的时间参数，该传输时间参数的终止点在所述下一个终端请求发送时间之前；

在第一数据长度分配步骤中，根据所述传输时间参数，确定本次发送数据包的长度。

或者，在所述传输时间分配步骤后，执行以下步骤：

在运行时间分配步骤中，根据所述运行时间获得单元获得的结束时间，给当前待发送的数据分配其可使数控机床运行的时间参数，该运行时间参数的终止点与每台数控机床本次运行的结束时间均不冲突；

在第二数据长度分配步骤中，根据当前待发送的数据中的时间关联信息，计算其可使数控机床运行的时间，并根据所述运行时间参数以及所述传输时间参数，确定本次发送数据包的长度。

或者，在请求处理步骤中，直接按照如下步骤直接定制可使CNC设备运行固定时间的数据包：

在第三数据长度分配步骤中，根据当前待发送的数据中的时间关联信息，计算其可使数控机床运行的时间，并根据预设的每次发送数据可使数控机床运行的时间参数，确定本次发送数据包的长度。

另外，为了适应传统的CNC设备串口传输方式，本实施例还可包括以下步骤：

端口转换步骤，在所述接收请求步骤之前，将来自数控机床终端的串行传输数据转换为在局域网中传输的网络传输数据；并在所述回应发送步骤之后，将网络传输数据转换为数控机床终端串行接口可识别的串行传输数据。

本实施例的方法可完全应用于前述实施例，不再赘述。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种数控机床网络传输控制系统，用于控制与中央控制电脑通过局域网连接的一台或多台数控机床终端，其特征在于，该系统包括：

请求接收单元，用于接收来自数控机床终端通过局域网发送的数据请求；

请求处理单元，用于给来自数控机床终端的数据请求分配至少一个用于防止网络拥塞的时间参数，并根据所述时间参数制定对应长度的数据包；

响应发送单元，与所述请求处理单元相连，用于将所述数据包通过局域网发送给所述数控机床终端；

所述请求处理单元具体包括：

运行时间获得单元，用于获得发送到各数控机床终端的数据可使每台数控机床运行的时间，并根据所述运行时间确定每台数控机床本次运行的结束时间；

请求时间预测单元，与所述运行时间获得单元相连，用于根据所述结束时间预测下一个终端请求的发送时间；

传输时间分配单元，与所述请求时间预测单元相连，用于根据所述下一个终端请求的发送时间给当前待发送的数据分配其在网络中传输的时间参数，该传输时间参数的终止点在所述下一个终端请求发送时间之前；

第一数据长度分配单元，与所述传输时间分配单元相连，用于根据所述传输时间参数，确定本次发送数据包的长度。

2.如权利要求1所述的数控机床网络传输控制系统，其特征在于，所述请求处理单元还包括：

运行时间分配单元，用于根据所述运行时间获得单元获得的结束时间，给当前待发送的数据分配其可使数控机床运行的时间参数，该运行时间参数的终止点与每台数控机床本次运行的结束时间均不冲突；

第二数据长度分配单元，与所述运行时间分配单元和传输时间分配单元相连，用于根据当前待发送的数据中的时间关联信息，计算其可使数控机床运行的时间，并根据所述运行时间分配单元分配的运行时间参数以及所述传输时间分配单元分配的传输时间参数，确定本次发送数据包的长度。

3.如权利要求1所述的数控机床网络传输控制系统，其特征在于，该系统还包括有：

端口转换单元，设置在所述局域网和每台数控机床终端之间，用于终端串行传输数据和局域网传输数据之间的端口转换。

4.一种数控机床网络传输控制系统，用于控制与中央控制电脑通过局域网连接的一台或多台数控机床终端，其特征在于，该系统包括：

请求接收单元，用于接收来自数控机床终端通过局域网发送的数据请求；

请求处理单元，用于给来自数控机床终端的数据请求分配至少一个用于防止网络拥塞的时间参数，并根据所述时间参数制定对应长度的数据包；

响应发送单元，与所述请求处理单元相连，用于将所述数据包通过局域网发送给所述数控机床终端；

所述请求处理单元具体包括：

第三数据长度分配单元，用于根据当前待发送的数据中的时间关联信息，计算其可使数控机床运行的时间，并根据预设的每次发送数据可使数控机床运行的时间参数，确定本次发送数据包的长度。

5.如权利要求4所述的数控机床网络传输控制系统，其特征在于，该系统还包括有：

端口转换单元，设置在所述局域网和每台数控机床终端之间，用于终端串行传输数据和局域网传输数据之间的端口转换。

6.一种数控机床网络控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

接收请求步骤，接收来自数控机床终端通过局域网发送的数据请求；

处理请求步骤，给来自数控机床终端的数据请求分配至少一个用于防止网络拥塞的时间参数，并根据所述时间参数制定对应长度的数据包；

回应发送步骤，将所述数据包通过局域网发送给所述数控机床终端；

所述处理请求步骤具体包括以下步骤：

运行时间获得步骤，获得发送到各数控机床终端的数据可使每台数控机床运行的时间，并根据所述运行时间确定每台数控机床本次运行的结束时间；

请求时间预测步骤，根据所述结束时间预测下一个终端请求的发送时间；

传输时间分配步骤，根据所述下一个终端请求的发送时间给当前待发送的数据分配其在网络中传输的时间参数，该传输时间参数的终止点在所述下一个终端请求发送时间之前；

第一数据长度分配步骤，根据所述传输时间参数，确定本次发送数据包的长度。

7.如权利要求6所述的数控机床网络控制方法，其特征在于，所述处理请求步骤具体包括以下步骤：

运行时间获得步骤，获得发送到各数控机床终端的数据可使每台数控机床运行的时间，并根据所述运行时间确定每台数控机床本次运行的结束时间；

请求时间预测步骤，根据所述结束时间预测下一个终端请求的发送时间；

传输时间分配步骤，根据所述下一个终端请求的发送时间给当前待发送的数据分配其在网络中传输的时间参数，该传输时间参数的终止点在所述下一个终端请求发送时间之前；

运行时间分配步骤，根据所述运行时间获得步骤获得的结束时间，给当前待发送的数据分配其可使数控机床运行的时间参数，该运行时间参数的终止点与每台数控机床本次运行的结束时间均不冲突；

第二数据长度分配步骤，根据当前待发送的数据中的时间关联信息，计算其可使数控机床运行的时间，并根据所述运行时间参数以及所述传输时间参数，确定本次发送数据包的长度。

8.如权利要求6所述的数控机床网络控制方法，其特征在于，该方法还包括有以下步骤：

端口转换步骤，在所述接收请求步骤之前，将来自数控机床终端的串行传输数据转换为在局域网中传输的网络传输数据；并在所述回应发送步骤之后，将网络传输数据转换为数控机床终端串行接口可识别的串行传输数据。

9.一种数控机床网络控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

接收请求步骤，接收来自数控机床终端通过局域网发送的数据请求；

处理请求步骤，给来自数控机床终端的数据请求分配至少一个用于防止网络拥塞的时间参数，并根据所述时间参数制定对应长度的数据包；

回应发送步骤，将所述数据包通过局域网发送给所述数控机床终端；

所述请求处理步骤具体包括：

第三数据长度分配步骤，根据当前待发送的数据中的时间关联信息，计算其可使数控机床运行的时间，并根据预设的每次发送数据可使数控机床运行的时间参数，确定本次发送数据包的长度。

10.如权利要求9所述的数控机床网络控制方法，其特征在于，该方法还包括有以下步骤：

端口转换步骤，在所述接收请求步骤之前，将来自数控机床终端的串行传输数据转换为在局域网中传输的网络传输数据；并在所述回应发送步骤之后，将网络传输数据转换为数控机床终端串行接口可识别的串行传输数据。

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