CN108769072B - 建立连接的方法、装置以及通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了建立连接的方法、装置以及通信系统，其中，建立连接的方法，应用于数控系统，包括：以广播方式发送探测报文，所述探测报文用于探测与所述数控系统连接的外部采集终端；接收外部采集终端返回的应答报文，所述应答报文包括所述外部采集终端的设备信息；根据所述设备信息向所述外部采集终端发送传输控制协议TCP连接请求，以与所述外部采集终端建立TCP连接。本发明通过在数控系统端发送探测报文来搜索是否有外部采集终端接入，在接收到外部采集终端返回的应答报文，根据应答报文中的设备信息与外部采集终端建立连接，实现通讯。

Description

建立连接的方法、装置以及通信系统
技术领域
本发明涉及数控系统数据采集领域，具体而言，涉及建立连接的方法、装置以及通信系统。
背景技术
数控系统是数控机床的控制核心，为实现高精度加工以及其它自动化控制，需要接入各种传感器，通过采集传感器数据对机床加工过程进行误差补偿以及实现更高程度的自动化加工。数控系统想要完成数据采集及控制，需要先与采集卡硬件、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)等进行连接通讯，目前来说，在需要将采集卡等外部采集终端接入数控系统时，需要专业人员对数控系统进行配置才能进行连接，不仅增加了人力和时间成本，效率也很低。
发明内容
本发明的目的在于提供建立连接的方法、装置以及通信系统，使得数控系统与外部采集终端的连接更加高效。
本发明第一方面提供建立连接的方法，应用于数控系统，包括：
以广播方式发送探测报文，所述探测报文用于探测与所述数控系统连接的外部采集终端；
接收外部采集终端返回的应答报文，所述应答报文包括所述外部采集终端的设备信息；
根据所述设备信息向所述外部采集终端发送传输控制协议(TransmissionControl Protocol，TCP)连接请求，以与所述外部采集终端建立TCP连接。
通过广播方式探测是否存在外部采集终端接入，在接收到应答报文后根据其中的设备信息建立TCP连接，简单高效地将外部采集终端接入数控系统，扩展了数控系统的功能。
可选地，在与所述外部采集终端建立TCP连接之后，还包括：
向所述外部采集终端发送数据请求报文，所述数据请求报文用于请求获取所述外部采集终端的数据信息；
接收所述外部采集终端返回的所述数据信息。
数控系统通过发送数据请求报文来获取外部采集终端中的输入输出数据信息，实现数控系统与外部采集终端的通讯。
可选地，所述探测报文以及所述应答报文为用户数据报协议UDP报文，在进行传输之前不需要建立连接，将信息封装到报文中发送出去，通信效果高。
本发明第二方面提供建立连接的方法，应用于外部采集终端，包括：
接收数控系统发送的探测报文；
响应所述探测报文，生成应答报文，并向所述数控系统发送所述应答报文，所述应答报文包括所述外部采集终端的设备信息；
建立TCP服务器；
接收所述数控系统的TCP连接请求，响应所述TCP连接请求，与所述数控系统建立TCP连接。
可选地，所述方法还包括：接收数控系统发送的数据请求报文，根据所述数据请求报文向数控系统返回所述外部采集终端的数据信息。
本发明第三方面提供建立连接的装置，包括：
发送模块，以广播方式发送探测报文，所述探测报文用于探测与数控系统连接的外部采集终端；
处理模块，接收外部采集终端返回的应答报文，所述应答报文包括所述外部采集终端的设备信息；
连接模块，根据所述设备信息向所述外部采集终端发送传输控制协议TCP连接请求，以与所述外部采集终端建立TCP连接。
本发明第四方面提供建立连接的装置，包括：
传输模块，接收数控系统发送的探测报文，响应所述探测报文生成应答报文，向所述数控系统发送所述应答报文，所述应答报文包括外部采集终端的设备信息；
连接模块，建立TCP服务器，接收所述数控系统的TCP连接请求，响应所述TCP连接请求，与所述数控系统建立TCP连接。
本发明第五方面提供通信系统，包括数控系统以及接入所述数控系统的外部采集终端；
其中，数控系统，用于以广播方式发送探测报文，所述探测报文用于探测与所述数控系统连接的外部采集终端；
外部采集终端，用于接收所述探测报文，响应所述探测报文生成应答报文，向所述数控系统发送所述应答报文，所述应答报文包括所述外部采集终端的设备信息，并建立TCP服务器；
数控系统还用于：接收外部采集终端返回的应答报文，根据所述应答报文中的设备信息向所述外部采集终端发送传输控制协议TCP连接请求；
所述外部采集终端还用于：接收所述TCP连接请求，响应所述TCP连接请求，与所述数控系统建立TCP连接。
可选地，所述数控系统还用于：在与所述外部采集终端建立TCP连接之后，向所述外部采集终端发送数据请求报文，所述数据请求报文用于请求获取所述外部采集终端的数据信息，接收所述外部采集终端返回的所述数据信息；
所述外部采集终端还用于：接收数控系统发送的数据请求报文，根据所述数据请求报文向数控系统返回所述外部采集终端的数据信息。
可选地，所述探测报文以及所述应答报文为用户数据报协议UDP报文。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举可选实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本发明所提供的建立连接的方法流程图；
图2示出了本发明所提供的建立连接的方法流程图；
图3示出了本发明所提供的建立连接的方法流程图；
图4示出了本发明所提供的建立连接的方法流程图；
图5示出了本发明所提供的建立连接的装置的示意图；
图6示出了本发明所提供的建立连接的装置的示意图；
图7示出了本发明所提供的通信系统的一种示意图；
图8示出了本发明所提供的通信系统的一种示意图。
图标：
发送模块-10；处理模块-11；连接模块-12；传输模块-20；连接模块-21。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明第一方面提供建立连接的方法，应用于数控系统，参阅图1，包括：
S101：以广播方式发送探测报文，探测报文用于探测与数控系统连接的外部采集终端；
S102：接收外部采集终端返回的应答报文，应答报文包括外部采集终端的设备信息；
S103：根据设备信息向外部采集终端发送传输控制协议TCP连接请求，以与外部采集终端建立TCP连接。
外部采集终端包括但不限于采集卡、PLC、控制卡、个人电脑(Personal Computer，PC)等外部终端，上述外部终端皆可以与数控系统通过上述方法建立连接。
TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，面向连接意味着两个使用TCP的应用也就是数控系统与外部采集终端，在彼此交换数据之前必须先建立一个TCP连接，使得通讯更加稳定、安全。
上述技术方案中，数控系统先通过广播方式探测是否存在外部采集终端接入，在外部采集终端返回应答报文后，数控系统根据应答报文中的设备信息向外部采集终端发送TCP连接请求，简单高效地将外部采集终端接入到数控系统，扩展了数控系统的功能。
可选地，在步骤S103之后，参阅图2，还包括：
S104：向外部采集终端发送数据请求报文，数据请求报文用于请求获取外部采集终端的数据信息；
S105：接收外部采集终端返回的数据信息。
数控系统在与外部采集终端建立TCP连接之后，向外部采集终端发送数据请求报文，数据请求报文用于请求获取外部采集终端中的输入输出数据信息，外部采集终端接收数控系统发送的数据请求报文后，向数控系统返回输入输出数据信息，实现数控系统与外部采集终端的通讯。
可选地，步骤S101中的探测报文以及步骤S102的应答报文为用户数据报协议UDP报文，数控系统通过UDP广播方式搜索外部采集终端，使用UDP协议进行信息的传输之前不需要进行连接，将信息封装到UDP报文中将其发送出去，至于外部采集终端是否存在，或者能否收到报文，则不需要管，因此在本发明中数控系统采用UDP广播方式对外部采集终端进行搜索。
本发明第二方面提供建立连接的方法，应用于外部采集终端，参阅图3，包括：
S201：接收数控系统发送的探测报文；
S202：响应探测报文，生成应答报文，并向数控系统发送应答报文，应答报文包括外部采集终端的设备信息；
S203：建立TCP服务器；
S204：接收数控系统的TCP连接请求，响应TCP连接请求，与数控系统建立TCP连接。
外部采集终端接收到数控系统以广播方式发送的探测报文，根据探测报文中的请求信息将设备名称、设备功能以及设备号等设备信息封装入应答报文中，将应答报文返回数控系统，完成应答并建立TCP服务器，等待数控系统连接，在接收到数控系统发送的TCP连接请求，与数控系统建立TCP连接，实现安全、稳定的通讯。
可选地，在步骤S204之后，参阅图4，还包括：
S205：接收数控系统发送的数据请求报文，根据数据请求报文向数控系统返回外部采集终端的数据信息。
在连接确认后，外部采集终端接收到数控系统发送的数据请求报文，将输入输出数据通过特定的报文返回数控系统，数控系统存储这些数据，映射在内部的寄存器中。
本发明第三方面提供建立连接的装置，参阅图5，包括：
发送模块10，以广播方式发送探测报文，探测报文用于探测与数控系统连接的外部采集终端；
处理模块11，接收外部采集终端返回的应答报文，应答报文包括外部采集终端的设备信息；
连接模块12，根据设备信息向外部采集终端发送传输控制协议TCP连接请求，以与外部采集终端建立TCP连接。
可选地，处理模块11还用于：向外部采集终端发送数据请求报文，数据请求报文用于请求获取外部采集终端的数据信息；
接收外部采集终端返回的数据信息。
本发明第四方面提供建立连接的装置，参阅图6，包括：
传输模块20，接收数控系统发送的探测报文，响应探测报文生成应答报文，向数控系统发送应答报文，应答报文包括外部采集终端的设备信息；
连接模块21，建立TCP服务器，接收数控系统的TCP连接请求，响应TCP连接请求，与数控系统建立TCP连接。
可选地，传输模块20还用于：接收数控系统发送的数据请求报文，根据所述数据请求报文向数控系统返回所述外部采集终端的数据信息。
本发明第五方面提供通信系统，包括数控系统以及接入数控系统的外部采集终端，数控系统以广播方式发送探测报文，通过该探测报文来探测是否有外部采集终端与数控系统连接，外部采集终端接收到探测报文后，响应探测报文生成应答报文，向数控系统发送该应答报文，应答报文包括外部采集终端的设备信息，并建立TCP服务器，此时，外部采集终端相当于一个服务器，等待数控系统连接；
数控系统接收到应答报文，根据其中的设备信息向外部采集终端发送TCP连接请求；
外部采集终端接收TCP连接请求，响应TCP连接请求，与数控系统建立TCP连接。
上述技术方案中，数控系统发送的探测报文中包含有读取外部采集终端设备信息的功能码，例如，设备名、设备功能以及设备号，外部采集终端接收到该探测报文后，根据其中的请求信息将设备名、设备功能以及设备号封装到应答报文中返回数控系统，数控系统根据其设备号对外部采集终端发送TCP连接请求，在外部采集终端响应该连接请求后，数控系统与外部采集终端建立连接，可以实现通讯。
可选地，探测报文以及应答报文为UDP报文，数控系统通过UDP广播方式来进行搜索外部采集终端。使用UDP协议进行信息的传输之前不需要进行连接，数控系统将信息封装到UDP报文中将其发送出去，至于外部采集终端是否存在，或者能否收到报文，则不需要管，因此在本发明中数控系统采用UDP广播方式能够对外部采集终端进行搜索，通信效果高。
可选地，数控系统在与外部采集终端建立TCP连接之后，向外部采集终端发送数据请求报文，数据请求报文用于请求获取外部采集终端中的输入输出数据信息，外部采集终端接收数控系统发送的数据请求报文后，根据数据请求报文向数控系统返回输入输出数据信息。
本发明实施例中的技术方案可以应用在多种类型的数控系统中，参阅图7和图8，以华中8型数控系统以及XD32A02采集卡为例，利用数控系统的二次开发接口，开发本地应用程序，在数控系统中安装该应用程序，运行该应用程序，执行前述建立连接的方法。
可选地，在执行应用程序的进程，首先绘制人机交互界面HMI，通过该界面可以配置各项参数，其中配置参数包括设置输入输出的映射寄存器类型，设置映射寄存器起始地址，设置外围设备采用静态地址还是由数控系统分配地址，显示输入输出数据、输入输出类型、输入输出精度等。
该进程在完成HMI的绘制后，执行进程中的初始化函数对数控系统进行协议栈初始化，然后进行UDP广播，通过特定的报文检测是否有采集卡接入，数控系统接收到采集卡返回的应答报文后，根据应答报文中的设备信息向采集卡发送TCP连接请求，实现与采集卡的连接。
采集卡XD32A02是以DSP TMS320F28335为MCU的一款3通道干接点输入，2通道继电器输出，2通道模拟量输出的一款采集卡，在实际操作中，采集卡厂商可在采集卡中增加本发明所提供的一种链接库组件，采集卡调用内部的链接库组件可自动实现与数控系统的通讯连接。
该链接库组件具体为提供一整套通讯初始化、输入输出函数等，采用标准C语言编写，提供灵活的输入输出接口，方便各大采集卡厂商进行调用。
采集卡通过调用通讯初始化函数实现能被数控系统搜索并连接，通过调用输入函数写入数据，将数据发送到数控系统，通过调用输出函数获取数控系统返回的数据，执行相应的命令。其他采集卡制造厂商可在自己的产品设计中调用该组件，通过调用该组件达到采集卡能被数控系统搜索连接形成数据交互的目的。
具体地，外部采集终端在连接数控系统，建立新的进程，调用通讯初始化函数，进行协议栈的初始化，然后进行UDP监听，是否接收到以广播方式发送的UDP探测报文，若接受到UDP探测报文，则根据UDP探测报文中的请求信息将设备名称、设备功能以及设备号封装入应答报文中，将应答报文返回数控系统，完成UDP应答，并建立TCP服务器等待数控系统连接，在连接确认后，若收到数控系统发送的数据请求报文则调用写入函数写入数据，将数据发送到数控系统，通过调用数据输出函数获取数控系统返回的数据，执行相应的命令。
数控系统接收到采集卡发送的数据后映射到寄存器中，通过定时器，每隔固定时间读取采集卡的输入输出数据，若采集卡的开关量输入有变化，数控系统调用应用程序中的数据输入接口函数，将变化值映射到寄存器内部，同样地，在数控系统端对采集卡的继电器输出及模拟量输出进行控制，将控制信息发送至采集卡，采集卡调用链接库组件中的输出函数，获取数控系统返回的控制信息，执行相应的控制命令，从而实现数控系统与采集卡的数据通讯及控制。
本发明所提供的数控系统中的应用程序具有人机交互界面，图形化显示，使得对输入输出的参数配置简单易行，与外部采集终端建立连接减少了大量的时间和人力成本，通过程序来自动实现数控系统与外部采集终端的连接，极大地提高了效率。
以上所述仅为本发明的可选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种建立连接的方法，其特征在于，应用于数控系统，包括：
以广播方式发送探测报文，所述探测报文用于探测与所述数控系统连接的外部采集终端；
接收外部采集终端返回的应答报文，所述应答报文包括所述外部采集终端的设备信息；
根据所述设备信息向所述外部采集终端发送传输控制协议TCP连接请求，以与所述外部采集终端建立TCP连接；
在建立TCP连接之后，通过定时器每隔固定时间向所述外部采集终端发送数据请求报文，以获取所述外部采集终端的数据信息，并在检测到所述数据信息中所述外部采集终端的开关量有变化时，调用数据输入接口函数，将开关量的变化值映射到所述数控系统内的寄存器中；以及
在建立TCP连接之后，向所述外部采集终端发送控制信息，以使所述外部采集终端根据所述控制信息执行相应的控制命令，以实现对所述外部采集终端的继电器输出或模拟量输出的控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述探测报文以及所述应答报文为用户数据报协议UDP报文。
3.一种建立连接的方法，其特征在于，应用于外部采集终端，包括：
接收数控系统发送的探测报文；
响应所述探测报文，生成应答报文，并向所述数控系统发送所述应答报文，所述应答报文包括所述外部采集终端的设备信息；
建立TCP服务器；
接收所述数控系统的TCP连接请求，响应所述TCP连接请求，与所述数控系统建立TCP连接；
在建立TCP连接之后，接收数控系统发送的数据请求报文，根据所述数据请求报文向所述数控系统返回所述外部采集终端的数据信息，以用于所述数控系统在检测到所述数据信息中所述外部采集终端的开关量有变化时，调用数据输入接口函数，将开关量的变化值映射到所述数控系统内的寄存器中；以及
在建立TCP连接之后，接收所述数控系统发送的控制信息，并根据所述控制信息执行相应的控制命令，以实现对继电器输出或模拟量输出的控制。
4.一种建立连接的装置，其特征在于，配置于数控系统，所述装置包括：
发送模块，以广播方式发送探测报文，所述探测报文用于探测与数控系统连接的外部采集终端；
处理模块，接收外部采集终端返回的应答报文，所述应答报文包括所述外部采集终端的设备信息；
连接模块，根据所述设备信息向所述外部采集终端发送传输控制协议TCP连接请求，以与所述外部采集终端建立TCP连接；
其中，在建立TCP连接之后，通过定时器每隔固定时间向所述外部采集终端发送数据请求报文，以获取所述外部采集终端的数据信息，并在检测到所述数据信息中所述外部采集终端的开关量有变化时，调用数据输入接口函数，将开关量的变化值映射到所述数控系统内的寄存器中；以及在建立TCP连接之后，向所述外部采集终端发送控制信息，以使所述外部采集终端根据所述控制信息执行相应的控制命令，以实现对所述外部采集终端的继电器输出或模拟量输出的控制。
5.一种建立连接的装置，其特征在于，配置于外部采集终端，所述装置包括：
传输模块，接收数控系统发送的探测报文，响应所述探测报文生成应答报文，向所述数控系统发送所述应答报文，所述应答报文包外部采集终端的设备信息；
连接模块，建立TCP服务器，接收所述数控系统的TCP连接请求，响应所述TCP连接请求，与所述数控系统建立TCP连接；
其中，在建立TCP连接之后，接收数控系统发送的数据请求报文，根据所述数据请求报文向所述数控系统返回所述外部采集终端的数据信息，以用于所述数控系统在检测到所述数据信息中所述外部采集终端的开关量有变化时，调用数据输入接口函数，将开关量的变化值映射到所述数控系统内的寄存器中；以及在建立TCP连接之后，接收所述数控系统发送的控制信息，并根据所述控制信息执行相应的控制命令，以实现对继电器输出或模拟量输出的控制。
6.一种通信系统，其特征在于，包括数控系统以及接入所述数控系统的外部采集终端；
其中，数控系统，用于以广播方式发送探测报文，所述探测报文用于探测与所述数控系统连接的外部采集终端；
外部采集终端，用于接收所述探测报文，响应所述探测报文生成应答报文，向所述数控系统发送所述应答报文，所述应答报文包括所述外部采集终端的设备信息，并建立TCP服务器；
数控系统还用于：接收外部采集终端返回的应答报文，根据所述应答报文中的设备信息向所述外部采集终端发送传输控制协议TCP连接请求；
所述外部采集终端还用于：接收所述TCP连接请求，响应所述TCP连接请求，与所述数控系统建立TCP连接；
所述数控系统还用于：在与所述外部采集终端建立TCP连接之后，向所述外部采集终端发送数据请求报文，所述数据请求报文用于请求获取所述外部采集终端的数据信息，并在检测到所述数据信息中所述外部采集终端的开关量有变化时，调用数据输入接口函数，将开关量的变化值映射到所述数控系统内的寄存器中；
所述数控系统还用于在与所述外部采集终端建立TCP连接之后，向所述外部采集终端发送控制信息；所述外部采集终端还用于根据所述控制信息执行相应的控制命令，以实现对继电器输出或模拟量输出的控制。
7.根据权利要求6所述的通信系统，其特征在于，所述探测报文以及所述应答报文为用户数据报协议UDP报文。
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