CN108303951B - 一种数控设备控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种数控设备控制系统及方法，其中，所述控制系统包括真实数控面板、数据平台、输入输出单元以及真实数控设备，所述真实数控面板与仿真控制软件相连，所述仿真控制软件与通信模块相连；所述仿真控制软件用于将网络数据包通过所述通信模块发送至所述数据平台；所述数据平台用于将所述网络数据包发送至所述输入输出单元；所述输入输出单元用于确定与所述网络数据包相匹配的真实数控设备；所述真实数控设备，用于接收所述输入输出单元发来的网络数据包，并从所述网络数据包中提取对应的控制指令，并针对所述控制指令做出响应。本发明提供的技术方案，能够将仿真控制软件与真实机床的控制面板以及真实的数控设备进行关联。

Description

一种数控设备控制系统及方法

技术领域

本发明涉及数控技术领域，特别涉及一种数控设备控制系统及方法。

背景技术

在当前的数控机床教学过程中，大部分学校只拥有仿真控制软件，学生一般是通过仿真控制软件在虚拟的环境中进行数控操作。但是，这样的虚拟环境无法直接与真实机床的控制面板相连，更无法直接与真实工厂的数控设备相连。这就使得大部分学生没有见过真实工厂的数控设备，也不知道如果操作真实的数控设备，从而导致了教学的封闭性，学生所学到的知识没办法和真实工厂接轨。

发明内容

本发明提供一种数控设备控制系统及方法，能够将仿真控制软件与真实机床的控制面板以及真实的数控设备进行关联。

为实现上述目的，本申请一方面提供一种数控设备控制系统，所述控制系统包括真实数控面板、数据平台、输入输出单元以及真实数控设备，其中：所述真实数控面板与仿真控制软件相连，所述仿真控制软件与通信模块相连，其中，所述真实数控面板用于接收用户施加的控制指令，并将所述控制指令发送至所述仿真控制软件；所述仿真控制软件用于将所述控制指令封装为网络数据包，并将所述网络数据包通过所述通信模块发送至所述数据平台；所述数据平台，用于接收所述通信模块提供的网络数据包，并在判定所述网络数据包符合指令条件时，将所述网络数据包发送至所述输入输出单元；所述输入输出单元，用于从多个所述真实数控设备中确定与所述网络数据包相匹配的真实数控设备，并将所述网络数据包发送至所述相匹配的真实数控设备处；所述真实数控设备，用于接收所述输入输出单元发来的网络数据包，并从所述网络数据包中提取对应的控制指令，并针对所述控制指令做出响应。

进一步地，所述输入输出单元包括：标识提取模块，用于从所述网络数据包中提取真实数控面板的标识；目标型号查询模块，用于在本地数据表中查询与所述标识相匹配的真实数控设备的目标型号；数据包发送模块，用于从多个真实数控设备中确定型号与所述目标型号相一致的目标真实数控设备，并将所述网络数据包发送至所述目标真实数控设备处。

进一步地，所述输入输出单元中还包括：往期数据包查询模块，用于当所述目标真实数控设备的数量为至少两个时，在接收到所述通信模块发来的当前网络数据包后，在本地查询所述通信模块上一次发来的网络数据包；数控设备匹配模块，用于在至少两个目标真实数控设备中确定与所述上一次发来的网络数据包相匹配的真实数控设备；发送模块，用于将所述当前网络数据包发送至与所述上一次发来的网络数据包相匹配的真实数控设备处。

进一步地，所述数控设备匹配模块还用于检测所述至少两个目标真实数控设备中各个目标真实数控设备当前接收到的网络数据包，若目标真实数控设备当前接收到的网络数据包与所述上一次发来的网络数据包相同，将所述目标真实数控设备作为与所述上一次发来的网络数据包相匹配的真实数控设备。

进一步地，所述数据平台中包括设备检测单元，所述设备检测单元用于向与所述数据平台相连的多个真实数控设备分别发送检测数据包，并将针对所述检测数据包反馈了响应数据包的真实数控设备作为可用数控设备；相应地，所述数据平台还用于从所述可用数控设备中选定一个目标数控设备，并将所述通信模块发来的网络数据包发送至所述目标数控设备处。

进一步地，所述仿真控制软件中包括标识添加单元，所述标识添加单元用于在封装后的网络数据包中，添加所述网络数据包中的控制指令对应的仿真控制面板的标识。

进一步地，所述真实数控设备在针对所述控制指令做出响应后，还用于将响应信息发送至所述数据平台；相应地，所述数据平台还用于将所述响应信息反馈至所述真实数控面板，以通过所述真实数控面板中的仿真控制软件将所述响应信息进行展示。

进一步地，所述数据平台用于：

确定指令中的数控设备型号和平台所有联网的数控设备型号是否匹配，若联网的数控设备型号中没有指令中要求的设备型号，则反馈给发出该指令的用户，以提示当前设备型号不可用，需重新输入指令；若系统存在指令中的设备型号，则判断用户输入的指令是否符合当前设备指令规则，若不符合当前规则，则反馈给该用户，告知其指令中的错误；若符合当前设备操作规则，则判断当前可操作设备数量，若为0，则进入等候队列；若大于0，则启动可用的数控设备，开始远程操作；

其中，判断用户输入的指令是否符合当前设备指令规则包括：

设指令中包含的操作为T1，T2……Tn，各操作的操作量分别为L1，L2……Ln，该型号可进行的操作类型分别为F1，F2……Fm，可操作阈值分别为K1，K2……Km，若

{T1，T2……Tn}∈{F1，F2……Fm}∪{L1，L2……Ln}∈{K1，K2……Km}则该指令符合规则，可以进行设备匹配；

则操作越界，不能进行设备匹配；

则操作超出设备能力，不能进行设备匹配；

则设备和操作范围均不符合当前型号数控设备，不能进行设备匹配。

为实现上述目的，本申请还提供一种数控设备控制方法，所述控制方法包括：通过真实数控面板接收用户施加的控制指令，并将所述控制指令发送至与所述真实数控面板相连的仿真控制软件；利用所述仿真控制软件将所述控制指令封装为网络数据包，并将所述网络数据包通过通信模块发送至数据平台；所述数据平台接收所述通信模块提供的网络数据包，并在判定所述网络数据包符合指令条件时，将所述网络数据包发送至输入输出单元；所述输入输出单元从多个所述真实数控设备中确定与所述网络数据包相匹配的真实数控设备，并将所述网络数据包发送至所述相匹配的真实数控设备处；所述真实数控设备从所述网络数据包中提取对应的控制指令，并针对所述控制指令做出响应。

进一步地，在将所述网络数据包通过通信模块发送至数据平台之后，所述方法还包括：向与所述数据平台相连的多个真实数控设备分别发送检测数据包，并将针对所述检测数据包反馈了响应数据包的真实数控设备作为可用数控设备；从所述可用数控设备中选定一个目标数控设备，并将所述网络数据包发送至所述目标数控设备处。

进一步地，从多个所述真实数控设备中确定与所述网络数据包相匹配的真实数控设备包括：从所述网络数据包中提取真实数控面板的标识；在本地数据表中查询与所述标识相匹配的真实数控设备的目标型号；从多个真实数控设备中确定型号与所述目标型号相一致的目标真实数控设备，并将所述网络数据包发送至所述目标真实数控设备处。

由上可见，本发明仿真软件可直接控制真实数控面板、可连到远程数据平台，通过数据平台可以将仿真控制软件远程连接到真实工厂数控设备的控制系统，使学生能够利用基于数据平台的虚实结合仿真教学系统的数控设备进行学习，可以操作真实工厂数控设备的控制系统，达到掌握工厂设备操作方法的目的。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中数控设备控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中数控设备控制方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本申请提供一种数控设备控制系统，所述控制系统包括真实数控面板、数据平台、输入输出单元以及真实数控设备，其中：

所述真实数控面板与仿真控制软件相连，所述仿真控制软件与通信模块相连，其中，所述真实数控面板用于接收用户施加的控制指令，并将所述控制指令发送至所述仿真控制软件；所述仿真控制软件用于将所述控制指令封装为网络数据包，并将所述网络数据包通过所述通信模块发送至所述数据平台；所述网络数据包为互联网数据包或物联网数据包；

所述数据平台，用于接收所述通信模块提供的网络数据包，并在判定所述网络数据包符合指令条件时，将所述网络数据包发送至所述输入输出单元；

所述输入输出单元，用于从多个所述真实数控设备中确定与所述网络数据包相匹配的真实数控设备，并将所述网络数据包发送至所述相匹配的真实数控设备处；

所述真实数控设备，用于接收所述输入输出单元发来的网络数据包，并从所述网络数据包中提取对应的控制指令，并针对所述控制指令做出响应。

在本实施方式中，所述网络数据包符合指令条件可以指所述网络数据包的格式符合预设的格式。所述预设的格式可以是数据平台中预先录入的格式模板。所述格式模板可以限定网络数据包中的各个组成部分以及各个组成部分的排列顺序。

在本实施方式中，所述输入输出单元包括：

标识提取模块，用于从所述网络数据包中提取真实数控面板的标识；

目标型号查询模块，用于在本地数据表中查询与所述标识相匹配的真实数控设备的目标型号；

数据包发送模块，用于从多个真实数控设备中确定型号与所述目标型号相一致的目标真实数控设备，并将所述网络数据包发送至所述目标真实数控设备处。

在本实施方式中，所述输入输出单元中还包括：

往期数据包查询模块，用于当所述目标真实数控设备的数量为至少两个时，在接收到所述通信模块发来的当前网络数据包后，在本地查询所述通信模块上一次发来的网络数据包；

数控设备匹配模块，用于在至少两个目标真实数控设备中确定与所述上一次发来的网络数据包相匹配的真实数控设备；

发送模块，用于将所述当前网络数据包发送至与所述上一次发来的网络数据包相匹配的真实数控设备处。

在本实施方式中，所述数控设备匹配模块还用于检测所述至少两个目标真实数控设备中各个目标真实数控设备当前接收到的网络数据包，若目标真实数控设备当前接收到的网络数据包与所述上一次发来的网络数据包相同，将所述目标真实数控设备作为与所述上一次发来的网络数据包相匹配的真实数控设备。

具体地，用户下达的控制指令可以是连贯的，那么前后连贯的控制指令需要在同一个真实数控设备中进行操作。这样，同一个用户下达的控制指令所对应的网络数据包可以具备相同的标识。当接收到当前网络数据包后，可以确定与所述当前网络数据包相匹配的上一个网络数据包，匹配的原则就是两个网络数据包具备相同的标识。这样，可以确定与所述上一次发来的网络数据包相匹配的至少一个目标真实数控设备，这些目标真实数控设备中接收到的上一个控制指令与所述上一次发来的网络数据包中的控制指令是相同的，这样，可以从这些目标真实数控设备中选择一个真实数控设备继续处理当前的控制指令。

在本实施方式中，所述数据平台中包括设备检测单元，所述设备检测单元用于向与所述数据平台相连的多个真实数控设备分别发送检测数据包，并将针对所述检测数据包反馈了响应数据包的真实数控设备作为可用数控设备；

相应地，所述数据平台还用于从所述可用数控设备中选定一个目标数控设备，并将所述通信模块发来的网络数据包发送至所述目标数控设备处。

在本实施方式中，所述仿真控制软件中包括标识添加单元，所述标识添加单元用于在封装后的网络数据包中，添加所述网络数据包中的控制指令对应的仿真控制面板的标识。

在本实施方式中，所述真实数控设备在针对所述控制指令做出响应后，还用于将响应信息发送至所述数据平台；

相应地，所述数据平台还用于将所述响应信息反馈至所述真实数控面板，以通过所述真实数控面板中的仿真控制软件将所述响应信息进行展示。

在本实施方式中，所述数据平台具体用于：

确定指令中的数控设备型号和平台所有联网的数控设备型号是否匹配，若联网的数控设备型号中没有指令中要求的设备型号，则反馈给发出该指令的用户，以提示当前设备型号不可用，需重新输入指令；若系统存在指令中的设备型号，则判断用户输入的指令是否符合当前设备指令规则，若不符合当前规则，则反馈给该用户，告知其指令中的错误；若符合当前设备操作规则，则判断当前可操作设备数量，若为0，则进入等候队列；若大于0，则启动可用的数控设备，开始远程操作；

其中，判断用户输入的指令是否符合当前设备指令规则包括：

设指令中包含的操作为T1，T2……Tn，各操作的操作量分别为L1，L2……Ln，该型号可进行的操作类型分别为F1，F2……Fm，可操作阈值分别为K1，K2……Km，若

{T1，T2……Tn}∈{F1，F2……Fm}∪{L1，L2……Ln}∈{K1，K2……Km}则该指令符合规则，可以进行设备匹配；

则操作越界，不能进行设备匹配；

则操作超出设备能力，不能进行设备匹配；

则设备和操作范围均不符合当前型号数控设备，不能进行设备匹配。

其中，上述式子中的“∪”表示“并且”的意思，且计算“∪”的优先级高于计算“∈”和

的优先级。此外，当{T1，T2……Tn}∈{F1，F2……Fm}时，需要确定L和K的关系。此时，在获取到操作的操作量L1，L2……Ln后，根据与可操作阈值集合K对应的预设顺序生成操作量集合，且空余位用占位符表示。例如：可操作阈值集合K为(4,3,2,3,4,5,4,6)，操作量包括1,2,1,3,5；其中，L中的操作量需要按照可操作阈值集合中的顺序进行排序，排序后的操作量集合L可能为(1,2,*，1,3,*，5，*)，其中*表示占位符，用于表示该位是空余的。之后将L与K中的相应参数进行比较即可，若操作量集合L中的参数均不大于可操作阈值集合K中的相应参数，则{L1，L2……Ln}∈{K1，K2……Km}。

请参阅图2，本申请还提供一种数控设备控制方法，所述控制方法包括：

S1：通过真实数控面板接收用户施加的控制指令，并将所述控制指令发送至与所述真实数控面板相连的仿真控制软件；

S2：利用所述仿真控制软件将所述控制指令封装为网络数据包，并将所述网络数据包通过通信模块发送至数据平台；所述网络数据包为互联网数据包或物联网数据包；

S3：所述数据平台接收所述通信模块提供的网络数据包，并在判定所述网络数据包符合指令条件时，将所述网络数据包发送至输入输出单元；

S4：所述输入输出单元从多个所述真实数控设备中确定与所述网络数据包相匹配的真实数控设备，并将所述网络数据包发送至所述相匹配的真实数控设备处；

S5：所述真实数控设备从所述网络数据包中提取对应的控制指令，并针对所述控制指令做出响应。

在本实施方式中，在将所述网络数据包通过通信模块发送至数据平台之后，所述方法还包括：

向与所述数据平台相连的多个真实数控设备分别发送检测数据包，并将针对所述检测数据包反馈了响应数据包的真实数控设备作为可用数控设备；

从所述可用数控设备中选定一个目标数控设备，并将所述网络数据包发送至所述目标数控设备处。

在本实施方式中，从多个所述真实数控设备中确定与所述网络数据包相匹配的真实数控设备包括：

从所述网络数据包中提取真实数控面板的标识；

在本地数据表中查询与所述标识相匹配的真实数控设备的目标型号；

从多个真实数控设备中确定型号与所述目标型号相一致的目标真实数控设备，并将所述网络数据包发送至所述目标真实数控设备处。

由上可见，本发明仿真软件可直接控制真实数控面板、可连到远程数据平台，通过数据平台可以将仿真控制软件远程连接到真实工厂数控设备的控制系统，使学生能够利用基于数据平台的虚实结合仿真教学系统的数控设备进行学习，可以操作真实工厂数控设备的控制系统，达到掌握工厂设备操作方法的目的。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种数控设备控制系统，其特征在于，所述控制系统包括真实数控面板、数据平台、输入输出单元以及真实数控设备，其中：

所述真实数控面板与仿真控制软件相连，所述仿真控制软件与通信模块相连，其中，所述真实数控面板用于接收用户施加的控制指令，并将所述控制指令发送至所述仿真控制软件；所述仿真控制软件用于将所述控制指令封装为网络数据包，并将所述网络数据包通过所述通信模块发送至所述数据平台；其中，所述网络数据包为互联网数据包或物联网数据包；

所述数据平台，用于接收所述通信模块提供的网络数据包，并在判定所述网络数据包符合指令条件时，将所述网络数据包发送至所述输入输出单元；

所述输入输出单元，用于从多个所述真实数控设备中确定与所述网络数据包相匹配的真实数控设备，并将所述网络数据包发送至所述相匹配的真实数控设备处；

所述真实数控设备，用于接收所述输入输出单元发来的网络数据包，并从所述网络数据包中提取对应的控制指令，并针对所述控制指令做出响应；

所述输入输出单元包括：

标识提取模块，用于从所述网络数据包中提取真实数控面板的标识；

目标型号查询模块，用于在本地数据表中查询与所述标识相匹配的真实数控设备的目标型号；

数据包发送模块，用于从多个真实数控设备中确定型号与所述目标型号相一致的目标真实数控设备，并将所述网络数据包发送至所述目标真实数控设备处；

所述输入输出单元中还包括：

往期数据包查询模块，用于当所述目标真实数控设备的数量为至少两个时，在接收到所述通信模块发来的当前网络数据包后，在本地查询所述通信模块上一次发来的网络数据包；

数控设备匹配模块，用于在至少两个目标真实数控设备中确定与所述上一次发来的网络数据包相匹配的真实数控设备；

发送模块，用于将所述当前网络数据包发送至与所述上一次发来的网络数据包相匹配的真实数控设备处。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述数控设备匹配模块还用于检测所述至少两个目标真实数控设备中各个目标真实数控设备当前接收到的网络数据包，若目标真实数控设备当前接收到的网络数据包与所述上一次发来的网络数据包相同，将所述目标真实数控设备作为与所述上一次发来的网络数据包相匹配的真实数控设备。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述数据平台中包括设备检测单元，所述设备检测单元用于向与所述数据平台相连的多个真实数控设备分别发送检测数据包，并将针对所述检测数据包反馈了响应数据包的真实数控设备作为可用数控设备；

相应地，所述数据平台还用于从所述可用数控设备中选定一个目标数控设备，并将所述通信模块发来的网络数据包发送至所述目标数控设备处。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述仿真控制软件中包括标识添加单元，所述标识添加单元用于在封装后的网络数据包中，添加所述网络数据包中的控制指令对应的仿真控制面板的标识。

5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述真实数控设备在针对所述控制指令做出响应后，还用于将响应信息发送至所述数据平台；

相应地，所述数据平台还用于将所述响应信息反馈至所述真实数控面板，以通过所述真实数控面板中的仿真控制软件将所述响应信息进行展示。

6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述数据平台用于：

确定指令中的数控设备型号和平台所有联网的数控设备型号是否匹配，若联网的数控设备型号中没有指令中要求的设备型号，则反馈给发出该指令的用户，以提示当前设备型号不可用，需重新输入指令；

若系统存在指令中的设备型号，则判断用户输入的指令是否符合当前设备指令规则，若不符合当前规则，则反馈给该用户，告知用户指令中的错误；

若符合当前设备操作规则，则判断当前可操作设备数量，若为0，则进入等候队列；若大于0，则启动可用的数控设备，开始远程操作；

其中，判断用户输入的指令是否符合当前设备指令规则包括：

设指令中包含的操作为T1，T2……Tn，各操作的操作量分别为L1，L2……Ln，该型号可进行的操作类型分别为F1，F2……Fm，可操作阈值分别为K1，K2……Km，若：

{T1，T2……Tn}∈{F1，F2……Fm}∪{L1，L2……Ln}∈{K1，K2……Km}

则该指令符合规则，进行设备匹配；

则操作越界，不能进行设备匹配；

则操作超出设备能力，不能进行设备匹配；

则设备和操作范围均不符合当前型号数控设备，不能进行设备匹配。

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