（机械电子工程专业论文）基于web的数控系统远程支持技术的研究(1).pdf

硕士论文 基于w e b 的数榨系统远程支持技术的研究 摘要 网络技术目前已逐步成为现代信息技术的主流，网络的概念也随着i n t e m e t 技术的应用和发展而渐入到社会的各个行业和领域，而在制造业中的表现尤为突 出。过去常用的c l i e n t s e r v e r ( c s ) 体系结构，如今已经越来越呈现出它的缺陷 与不足。w e b 技术的出现及发展，迅速地促进了企业基于w e b 的应用和发展。 数控技术是集成制造科学、计算机科学、自动控制理论和监控技术等多学科的综 合技术。作为先进生产模式的重要支撑技术，如何能够把数控技术同w e b 技术 结合起来，开展基于w e b 的远程数控服务对于企业来说具有重要的现实意义。 本文重点研究了基于w 曲的数控系统远程支持的关键技术，主要内容包括：1 1 对于w e b 数控系统远程支持的实现关键技术进行了研究，提出了采用a s p 、 a c t i v e x 等技术实现的三层浏览器n 务器结构模型。2 1 利用h t m l 及v b s c r i p t 语言开发出网络数控服务的平台，并实现了相应的功能模块。3 ) 在w i n d o w s 操作 系统和i i s 平台上，利用a s p 、a d o 、s q l 实现了数控加工工艺参数的远程查询 服务功能。4 ) 利用v b s c r i p t 及a c t i v e x 等技术实现了数控加工程序的在线编辑及 检查服务。5 ) 讨论了数控加工的三维动画仿真，并利用v r m l 虚拟现实语言及 j a v a 接口实现了在w e b 下刀具的仿真加工运动。 在上述关键技术研究的基础上，本文开发出了数控系统远程支持的w e b 平 台，该系统已经在局域网内发布验证，用户可以通过w e b 浏览器进行数控加工 工艺参数的查询，并且可以编辑数控程序并进行在线检查。该平台还具备一般网 络服务如在线交流等功能。这些应用证明了本文提出的方法是切实可行的，为下 一步进行更深入地研究积累了经验。 关键词：数控、w e b 、a s p 、v r m l 、s q l 数据库 硕士论文 基十w e b 的数控系统远程支持技术的研究 a b s t r a c t t h en e t w o r kt e c h n i q u eh a sa l r e a d yb e e nt h em a i nt e c h n i c a lc u r r e n ti nm o d e m i n f o r m a t i o nn o w a l o n gw i t ht e c h n i c a la p p l i c a t i o ni ni n t e m e t ，t h ec o n e e p to ft h e n e t w o r kh a s g r a d u a l l yd e e p e d i n t ot h ee a c h p r o f e s s i o na n df i e l d ，b u tt h ep e r f o r m a n c e i nm a n u f a c t u r i n gi n d u s t r ys h o w sp a r t i c u l a r l yo u t s t a n d i n g m o r ea n dm o r es h o r t a g e s h a v ea p p e a r e di nt h ec l i e n t s e r v e r ( c s ) a r c h i t e c t u r ec o m m o n l yu s e di nt h ep a s t t h e e m e r g e n c e a n dd e v e l o p m e n ti n w e b ，p r o m o t e s i t s a p p l i c a t i o n i nt h e e n t e r p r i s e q u i c k l y t h en u m e r i c a lc o n t r o li sat e c h n i q u ew h i c hi n t e g r a t e sv a r i o u ss c i e n c ea n d t e c h n i q u e s ，s u c h a s m a n u f a c t u r i n gs c i e n c e ，c o m p u t e rs c i e n c e ，a u t o m a t i c c o n t r o l t h e o r i e sa n d m o n i t o r i n g a n d c o n t r o l l i n g e t c ，a sak e y s u p p l y i n gt e c h n i q u e o f a d v a n c e dm a n u f a c t u r i n gm o d e ，h o wt oc o n n e c tn cw i t hw e b ，a n dt op r o v i d er e m o t e n cs e r v i c ef o rt h eb u s i n e s sh a sa i li m p o r t a n ta n dr e a l i s t i cm e a n i n g n l ed i s s e r t a t i o np u t se m p h a s i z e so nt h ek e yt e c h n i q u eo f i m p l e m e n t a t i o na b o u t r e m o t en cs e r v i c es y s t e mb a s e do nw e b t h em a i nc o n t e n t si n c l u d e s ： 1 1t h e k e yt e c h n o l o g yi nt h er e a l i z a t i o no f t h er e m o t en cs e r v i c es y s t e mb a s e d o nw e bi ss t u d i e d t h e t h r e e l a y e r b r o w s e r s e r v e rs t r u c t u r a lm o d e li s p r o m o t e d a n dr e a l i z e d 2 )b ym a k i n gu s eo fh t m l a n dt h el a n g u a g eo f v b s c r i p t ，t h ep l a t f o r mo f t h e s y s t e mi se s t a b l i s h e d ，a n dt h ec o r r e s p o n d i n gf u n c t i o n a lm o d u l a rh a sb e e n d e v e l o p e d 3 ) o n t h ew i n d o w s o p e r a t i n gs y s t e ma n d i i sp l a t f o r m ，b yu s i n ga s p ，a d oa n d s q l ，t h el o n g r a n g ei n q u i r ys e r v i c eo ft h en cm a c h i n i n gp a r a m e t e r sh a s b e e nr e a l i z e d 4 )b ym a k i n g u s eo f v b s c r i p ta n dt h et e c h n i q u eo f a c t i v e x ，t h eo n l i n ee d i t i n g a n dc h e c k i n gs e r v i c ef o rn c p r o g r a m h a sb e e nr e a l i z e d 5 、t h et h r e e - d i m e n s i o n a la n i m a t i o no ft h en c p r o c e s s i n gi sd i s c u s s e d b yu s i n g v r m la n dj a v ai n t e r f a c e ，t h ee m u l a t i o no ft h ec u t t i n gt o o lm o v e m e n th a s b e e n i m p l e m e n t e d b a s e do nt h e t e c h n i q u e sm e n t i o n e da b o v e ，t h ep l a t f o r mo f t h er e m o t en c s e r v i c e s y s t e mb a s e do nw e b i sd e v e l o p e d 。i th a sb e e ni s s u e da n dv e r i f i e di nt h el o c a la r e a n e t w o r k c u s t o m e r sc a l lq u e r yn c p r o c e s s i n gp a r a m e t e r st h r o u g h t h eb r o w s e ro ft h e w e b a n dc a nc h e c kn c p r o g r a m t h ep l a t f o r ma l s op r o v i d e st h ef i m c t i o n so f t h e c o m m o nn e t w o r ks e r v i c es u c h 船o n - l i n em e s s a g e e x c h a n g i n g t h e s ea p p l i c a t i o n so f t h es y s t e mh a v ep r o v e dt h a tt h em e t h o d st h i sp a p e ru s e da l ep r a c t i c a la n df e a s i b l e ， a n dt h e s eh a v ea e c u r n u l a t e de x p e r i e n c ef o rt h er e s e a r c hi nt h ef u t u r e k e y w o r d s ：n c ，w e b ，a s p , v r i v i l ，s q l d a t a b a s e n 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在 本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发 表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学 历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均 已在论文中作了明确的说明。 研究生签名：翘基。件莎月矽日 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅 或上网公布本学位论文的全部或部分内容，可以向有关部门或机构送 交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容。对 于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。 研究生签名：徘月矽日 硕士论文 基十w e b 的数控系统远程支持技术的研究 1 绪论 随着信息和网络技术的飞速发展和应用，i n t e r n e t i n t r a n e t 技术正在给制 造业的经营、生产和制造过程带来了一系列的重大变革。基于网络技术的制造全 球化正在影响，甚至在某种程度上正在改变现在制造业的竞争格局。制造技术是 制造业的技术基础，是企业提高国际竞争力和创新能力的根本途径；而i n t e r n e t 作为信息传递和共享的主要载体，则能够打破传统的地域及空间限制。所以，如 何把两者相结合，使得制造资源共享，快速响应多变的市场以争取更大的市场份 额，是制造业急需解决的问题。m n “” 经济的全球化和社会生产力的高度发展，用户对产品及服务提出了越来越高 的要求，现在的企业面临严峻的竞争和考验。用户需求的多样性迫切使企业采用 多品种、小批量的生产方式，企业经营战略逐渐从以自身为中心转变为以用户为 中心，形成卖方市场。在市场向以用户为中心逐渐转变的同时，服务逐渐成为各 个企业竞争的主要手段。一种新的思维模式强调服务质量的鲁棒工程，正在 成为制造企业2 1 世纪赢得全球竞争的基本战略“。这就要求设计与制造企业加 强对“服务”问题的研究，也就是在数字化制造技术迅速发展的同时，必须将数 字化服务无缝的集成到企业中。为此，以数字化和网络技术为基础，开发数字化 远程服务系统成为企业赢得市场，令用户满意的有效途径。 作为先进制造系统的重要支撑技术，数控技术集成制造科学、计算机科学、 自动控制理论和监控技术等多学科。把数控技术同w e b 技术结合起来，开展基于 网络化远程的数控服务对于企业来说具有重要的现实意义。传统数控技术服务多 集中在c s 模式下，应用在企业内部网中，由于其能力受到单个企业资源、知识 及发展前景等因素的限制，并不能利用广泛的i n t e r n e t 资源同其它企业共享资 源、开展服务，束缚了企业的发展。而基于w e b 的数控服务系统易于设计、实现 与维护，还具有很高的实用性、可扩张性、敏捷性和可靠性。数控机床等数控设 备的网络化和集成化，能够充分利用i n t e r n e t 资源，将远程设计、数控参数查 询、数控编程和数控加工集成在一起；减少了数控设备及c a d c a m 软件的购置费 用、提高效率、降低成本，能够有效地提高企业的竞争力。” 1 1 开放式网络化的数控 计算机集成制造技术、敏捷制造、智能制造等新的概念和方法的研究与发展， 使得作为各种先进制造环境中网络制造的基本单元开放式网络机床数控的 应用已经十分广泛。开放式网络化的数控系统作为数控远程服务的基础，将为网 硕士论文 基于w e b 的数挣系统远程支持技术的研究 络协同设计、远程制造、远程诊断与维护等服务提供最基本的支持。 1 1 1 开放式数控 数控技术正处在向全p c 开放式体系结构数控平台时代转折，这一转折正是 适应了计算机技术、信息技术、网络技术等技术发展的必然结果。“。开放式数 控系统的本质是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终 用户，形成系列化，并可将用户的特殊应用集成到控制系统中，实现不同品种、 不同档次的开放式数控系统。i e e e 关于开放式系统的定义是：开放式系统能有效 地运行于不同的平台之上，可以与其它应用系统相互操作，并提供与用户交互的 统一风格，即所谓互操作性、可移植性、可伸缩性和可互换性。随着计算机软硬 件技术的发展，目前对开放式系统最新的具体的看法包括1 ： 1 ) 开放式控制系统的硬件和软件都应是柔性的，它允许改变硬件的基本配 置，而软件更在所有控制级别上可以改变。 2 ) 开放式结构系统的软硬件必须是真正“即插即用”的，如果产品必须被 “召回”以安装新的硬件和软件，那就不是真正的开放。 3 ) 控制器必须是标准化的，以使第三方能在此基础上参与新硬件和新软件 的开发。 4 ) 开放式系统允许第三方软件作为系统的部件增加进来，也就是说它是一 个标准系统，在这个标准上系统能在部件级别上与其它部件集成，并能 共享资料。 5 ) 一个开放式控制系统能在系统的级别上同其它系统协同工作。 在开放式数控系统下，制造单元可在缺乏加工能力的情况下，企业不是一味 地增加数控设备投入，而是从降低企业投资风险出发，在一定的社会范围内寻求 合适的具有数控加工能力的制造单元，结成互助联盟。在不需投入大量资金的情 况下，尽可能地获得所需要的制造加工资源；并能扩大制造企业的数控加工能力， 使合作各方的资源得到充分的利用。“” i i 2 网络化数控 网络数控就是通过网络、i n t e r n e t i n t r a n e t 将制造单元和控制部件相连， 或将制造过程所需资源( 如加工程序、机床、工具、检测监控仪器等) 共享。网络 化包括两个方面：内部网络和外部网络。一种典型的网络数控系统如图i 1 所示。 1 ) 内部网络 硕士论文 摹于w e b 的数控系统远程支持技术的研究 内部网络是指数控系统内c n c 单元与伺服驱动及i o 逻辑控制等单元以 现场总线网络连接。企业内部一般以局域网为基础，采用以太网和设备网并 行的网络结构来实现数控设备的网络化管理，以及与工程设计部门信息地集 成。内部以太网是基于t c p i p 协议的，它具有速度快、功能强的特点，是 信息集成和车间局域网中常见的网络形式。但现有数控设备多数不具备与以 太网直接通信的能力，所以与数控设备的通信由集成d n c 主机和基于工业总 线的设备网完成，主机在两个网络数据传输中起桥梁作用。现场总线具有很 好的可靠性、强抗干扰力以及很好的响应性，所以在加工车间d n c 中得到了 广泛的应用。 2 ) 外部网络 外部网络指的是数控系统与系统外的其它控制系统或外部计算机以网 络连接。通过网络实现对设备的远程控制和无人化操作、远程加工程序传 输、远程诊断和远程维修服务、技术服务，并提高机床生产率。网络生产 管理系统通过企业内部网( i n t r a n e t ) 随时监视生产现场情况进行最优计划 和调度；操作工艺技术数据库将通过丰富经验和直觉形成的工艺技术数字 化，不断积累并与全体共享，实现高效、高质量的加工，并依此创造新工 艺、新知识和新诀窍；新的c a d c a m 系统可将c a d 资料立即转变为加工程 序、工具清单、工艺卡和加工工艺图样，实现并行工程来缩短生产周期。 此外通过因特网与外界联接，可为每一个客户设立一个窗口，快速反应客 户的要求。在多品种小批量的条件下，能将加工时间由2 5 提升至6 5 。远 程诊断可以使得在个人计算机前轻松地操纵远在车间里的机床设备，诸如 监控各主轴的当前状态、进行文件传输等。不仅可以用于故障发生后对数 控系统的诊断，而且还可用作用户的定期预防性诊断。“”“” 加工单元 图1 1 一种典型的数控网络系统 硕士论文 基于w e b 的数控系统远程支持技术的研究 1 1 3 开放式网络化数控系统发展的最新趋势 正是由于现代机械加工业逐步向柔性化、集成化、智能化方向发展，因此新 一代数控技术就必需强调具有开放式、智能化，网络化的特征。开放式网络化数 控系统发展的最新趋势为“”“”： 1 ) 网络制造、全球制造通过数控系统的上网，来满足未来制造企业在企 业动态联盟过程中制造系统的重组过程；并通过网络对外发布或允许外 部了解自己的制造能力，实现异地c a d c a m c n c 的网络制造。 2 ) 大容量存储资源共享现有的大部分数控系统内存较小，没有网络功能 ( 仅有速度较低的d n c 接口) ，没有大容量存储设备( 如硬盘) 。应用网络 数控系统可满足c a d c a m 系统与数控系统进行大容量信息的通信与交换 的要求。 3 ) 远程监控与诊断当数控系统产生故障时。数控系统生产厂家可以通过 i n t e r n e t 对用户的数控系统进行快速诊断与维护，可以大大减少维护的 盲目性，提高设备完好率。满足用户对数控机床的远程故障监控、故障 诊断、故障修复的要求。 4 ) 远程操作和远程培训通过把数控加工机床像办公网络中的共享打印 机一样共享到网络上，满足某些制造行业对加工设备远程操作的要求以 及远程培训的要求。 1 2 数控网络化在制造企业中的应用 1 2 1 企业内部网络d n c 的应用 经过“八五”、“九五”的信息化建设，局域网技术已经在企业中得到了广泛 的应用，我国部分大中型企业已基本上建立起内部信息化网络。目前，国内企业 在网络化数控技术的应用上基本上都集中在内部网络上，利用企业内部的 i n t r a n e t 网络集成d n c ( d i s t r i b u t e dn u m e r i c a lc o n t r o l 或d i r e c tn u m e r i c a l c o n t r 0 1 ) ，在实际地运行中实现对数控设备的网络化管理，以及与工程设计部门、 加工部门、管理部门信息的交换与集成。在d n c 的应用方面，国内使用的数控机 床大多数具有r s 一2 3 2 c r 5 4 2 2 通信接口，虽然通过r s - - 2 3 2 接口可以方便地 实现狭义的上下传n c 程序的通信功能，但如果需要采集系统状态和远程控制等 功能则需要专门的网络接口卡配合通用接口来进行通信。由于d n c 逐渐由单一的 代码传输工具的基本d n c 演变为集制造数据管理、生产信息监控等功能的扩展 b n c ，以及现场总线的种种优点，企业越来越广泛采用现场总线应用于d n c 中。 硕士论文 基于w e b 的数控系统远程支持技术的研究 部分企业实施集成d n c 系统己经具备了一定的网络基础和技术支持。“” 在d n c 系统的开发上，市面上已经形成商品出现的有w i n d n c ，它具备广泛 的兼容性、支持多串口通信、可以进行超远距离传输、还有远程调用功能以及程 序轨迹验证，可以运行在w i n g x n t 2 0 0 0 及w i n x p 等环境下。它可以完全共享在 整个网络中，很好地完成c a d c a m 与数控机床的联网功能。除此以外，还有j w k 数控系统、广泰数控系统以及e x t r e m ed n c 等。e x t r e m ed n c 这套超级d n c 软件 是一套专门设计用于数控文件的发送、接受、d n c 远程控制的通讯软件，它广泛 地应用于不同类型的数控机床。它可以使用一台计算机同时和2 5 6 台数控机床进 行双向数据通讯n “。 1 2 2w e b 技术的组成及特点 w w w ( w o r l dw i d ew e b ) ，一般也称w e b ，是目前i n t e r n e t 上最重要的信息服 务类型。它最初是由欧洲原子能研究中心的研究人员开发，利用图形界面和超文 本链接来组织各种信息。w e b 的最终目的是要集成i n t e r n e t 上的各种主要协议 和应用，为用户提供统一方便的使用界面。w e b 的体系结构一般由以下四部分组 成： 1 ) i n t e r n e t i n t r a n e t 计算机网络作为通讯主干并提供网络通信功能。 2 ) w e b 服务器它向客户提供信息服务，是i n t e r n e t 上的主要信息资源。 3 ) 直接面向用户的客户计算机可以是个人计算机或工作站，负责对用户 的直接服务。 4 ) 基于图形用户界面( g u i ) 的w e b 浏览器( w e bb r o w s e r )浏览器软件 在客户机上运行，负责显示信息和向服务器发送请求。 w e b 技术是建立在传统的客户服务器模式上，以h t m l ( 超文本标记语言) 和h t t p ( 超文本传输协议) 为基础的。h t t p 是w w w 客户浏览器与1 v w w 服务器之 间的一个无状态的面向对象的应用层通信协议，可以用于分布的、关联的、超媒 体的信息系统。h t m l 则是用于组织1 】聊服务器上的文档，以及建立文档之间的 链接。w w w 信息服务技术的巨大发展得益于以下几个特点： 1 ) 使用方便。几乎所用的i n t e r n e t 用户都使用w 咖服务，并且支持图像、 音频、视频等非文本信息的检索和浏览。 2 ) w l v l v 与已有信息服务的结合。在w w w 客户浏览器中可使用i n t e r n e t 已有 的信息服务。 3 ) w w w 使用简单和开放的标准。h t m l 语言和h t t p 协议在设计时就力求简单， 并且充分利用已有的标准。大量的已有工具可用于创建w 晰服务器的资 源，特别是图像文件的成生。 硕士论文基于w e b 的数控系统远程支持技术的研究 4 ) w w w 的软件具有开放、跨平台和扩展性。它不依赖于任何厂商或平台， 从高性能工作站到微机平台都可使用w w w 服务器和客户浏览器软件。 5 ) j a v a 、a c t i v e x 、d h t m l 、x m l 、a s p 等技术的发展为基于w w w 的应用与开 发提供了无限的扩展空间。 1 2 3w e b 技术在列络数控中的研究与应用 随着信息高速公蹄的丌通，为了利用广泛的i n t e r n e t 资源进行网络化远程 数控服务，开展基于w e b 的数控系统远程服务已经逐渐显露出来；但是国内对 b s 模式下基于w e bf 门数挖系统远程支持技术的研究还不够充分，还未见到成熟 完善的数控远程服务、r f r 米丌展数控服务。 1 。2 3 1w e b 技术在数控远程服务中的研究状况 目前数字化远j j 技务系统在国际上已经成为研究的热点，而国内的研究还处 于初级阶段。其中，i l j l i ；德政府合作的项目“制造业多媒体远程服务远程支持 系统”，建立地在上海大众有限公司和德国s c h u e l e r 公司之问的数字化远程服务 系统、以及上海贝尔有限公司建立的服务支撑网络系统，都取得了良好的效益， 极大地提高了服务质量和公司效益。但是这些系统都是有针对性的面向单用户 或固定的用户，并且只是提供少数的远程服务功能，不能满足大量用户多方面的 需求。叫筠1 在集成w e b 的数控化服务的研究方面，国内大多数数控加工制造企业还都没 有开展，还没有出现较为完善的能够在线开展数控网络服务的平台。个别企业所 开展的数控服务也基本上都集中在客户通过w e b 页浏览企业的加工资源、加工能 力、提交自己服务的留言来和企业进行交互。研究通过w e b 浏览器把企业资源共 享，为客户提供数控化服务是很有意义的。研究开发出数控化的服务平台，可以 使的不同的企业通过i n t e r n e t 传送文件、图纸、照片、数控加工程序、测量资 料、工艺规划、i 装夹具信息等制造加工信息，开展协同设计与异地制造。而且 由于用户和各制造单元可及时通讯，用户可提出加工要求或传递加工程序给制造 单元，后者可将加工样品或精度资料及时传递给用户，可以实时地解决问题，使 生产的快速响应成为可能。通过i n t e r n e t 有效地利用各合作方的局部优势，实 现有条件的资源共享。 6 基于w e b 的数控系统远程支持技术的研究 1 2 3 2w e b 技术在数控远程服务中的应用状况 i n t e r n e t 作为信息传递和共享的主要载体，打破了传统的地域及空间限制， 是企业联系客户、了解客户、服务客户的最有效的途径。基于i n t e r n e t 的企业 服务平台的发展大体可以被分为3 个阶段：第一阶段，企业建立自己的网站，主 要是将企业的各种公开的信息通过i n t e r n e t 发布，如产品广告和企业加工设备 宣传等：第二阶段，企业将i n t e r n e t 与企业内部信息系统连接起来，使得客户 能够在网上进行信息查询、提交信息留言等服务；第三阶段，提供面向客户特定 服务的数控服务的i n t e r n e t 平台，如数控程序的检查、仿真、加工以及数控加 工设备的远程监测等。o ” 目前，国内大多数企业的i n t e r n e t 服务还处于第一阶段，以提供诸如产品 介绍和企、i k ：宣传等服务为主，其平台的建设还基本上处于刚丌始的阶段。个别企 q kj i ：j 感了远槲数控加工服务，其基本框架如图1 2 所示；但是总体蜕来其 l t w i ，r 俞对于客户化的数控服务还缺乏支持，距离真f 完备的数控服务、卜 台还朽。定的距离。这种缺乏面向外部服务支持的i n t e r n e t 平台形成了“企业 级”的“信息孤岛”，已经成为我国企业信息化建设的新瓶颈。“”“” 图1 2网络化数控加工的基本框架 硕士论文基于w e b 的数控系统远程支持技术的研究 1 3 本课题的研究领域、理论意义、以及主要的内容 1 3 1 课题所属研究领域 基于w e b 的数控系统远程支持技术的研究属于开放式网络化的数控技术 研究领域。该课题属于江苏省自然科学基金项目，在结合本系的网络数控教学环 境下，开展对数控系统的远程支持技术中所包含的关键技术的研究。 1 3 2 课题的理论意义和应用价值 目前，我国的中小型制造企业占制造企业的绝对多数，它们的信息化程度 还很低，迫切希望能够像大企业那样自由地进行企业内部之问及企业内外部之问 的信息交流。由于中小型企业的规模、技术和资金都无法与大型企业棚机衡；所 以，充分利用自身现有的资源，对其进行信息化、网络化改造是一个非常迫切的 要求。利用先进的信息技术手段，建立起企业面向客户服务的i n t e r n e t 平台， 开展网络化服务已迫在眉睫。 随着企业信息化、网络化进程的不断发展，一个制造企业不仅需要将自己 的资源供他人共享，也必须能够使网络上的各种信息和知识资源为自己服务。因 此，当今的c n c 不仅是生产车间的基础设备，也是制造网络的一个功能节点，它 的通讯范围很广，包括：与上传主机之间通过以太网交换信息；与控制系统 服务中心之间通过i n t e r n e t 传递维护资料；通过i n t e r n e t 作为对外加工的代 理，交换设计以及制造加工的数据等：通过现场总线与车间其它现场设备及 i o 装置通讯。本课题正是适应网络化制造的发展趋势，对数控系统的远程支持 技术所包含的关键技术开展研究，并和本系的网络化的数控教学环境相结合，具 备一定的理论意义和应用价值。 1 3 3 课题研究的主要内容 本文的研究工作主要围绕基于w e b 数控远程服务系统的实现关键技术展开， 包括了系统的体系结构、功能设计以及具体的开发策略等。论文的主要内容如下： 第一章介绍了数控远程服务系统的基础即开放式网络化的数控，并阐述了网 络化数控d n c 以及w e b 下数控远程服务系统在国内的研究与应用状况，并介绍了 本课题的研究领域、理论意义以及全文研究的主要内容。 第二章规划了基于w e b 数控远程服务系统的总体结构设计、相应各个模块的 功能以及工作的流程，和其实现的技术方案。 硕士论文基于w e b 的数控系统远程支持技术的列f 究 第三章详细的叙述了w e b 下数控远程服务平台所要使用的关键技术。 第四章设计并实现了w e b 下的数控远程服务平台，以及相应的模块功能。 第五章介绍了系统开发以及调试的工具、系统测试和运行的平台的配置，并 给出了具体的运行实例；最后讨论了i i s 下如何建立安全的w e b 服务器。 第六章总结了全文的工作，指出了主要的研究成果，并展望了今后需要进一 步完善和深化的工作。 9 硕上论文基于w e b 的数控系统远程支持技术的研究 2w e b 数控远程服务系统的总体设计 2 1 数控远程服务系统的总体结构设计 w e b 的数控远程服务系统采用目前在i n t e r n e t i n t r a n e t 网络平台上最流行 的三层的b s 运行模式，整个系统由w e b 浏览器( 含自动下载运行的w e b 浏览器 客户端软件) 、w e b 服务器端的软件以及数据库服务器三部分组成。 w e b 数控远程服务系统的总体结构如图2 1 所示。 图2 1w e b 数控远程服务的总体结构 三层的运行模式适合在网上发布信息，能满足现代企业信息交流的需要，这 是其他模式无法实现的。其能适应未来信息技术发展的先进性，使之成为结构体 系的首选。采用的三层结构体系的各个层次如下： 第一层是客户层，用户通过浏览器访问静态或动态w e b 页，完成与服务器的 数据共享、信息的传递，以及数控程序在线编辑以及检查。 第二层是w e b 服务器层，用于存放系统的远程服务功能模块和应用程序。由 服务器启动相应进程响应用户的请求，动态生成h t m l 代码，将处理结果嵌入其 中，返回客户端：若用户请求中包括数据存取，w e b 服务器需与数据库服务器协 同完成该处理工作。 第三层是数据库服务器层，为系统提供数据库服务，用来存储数控加工工艺 参数及其它服务信息的数据。并负责管理数据库，协调不同w e b 服务器发出的 s q l 请求。在c s 的结构下，客户端应用程序同数据库服务器建立连接后，数据 硕士论文基于w e b 的数控系统远程支持技术的研究 库、服务器端、即生成一个新的进程，该进程始终存在直至终止连接：因此当有 很多客户端应用程序访问数据库时，数据库服务器会有很多进程同时存在，性能 明显下降。而在b s 结构下，则不存在这种持续的连接( 页面生成后连接即终止) 。 因此，它在很多用户的情况下仍能保持极好的性能。 总之，采用基于b s 的系统模式，既具有多用户分布处理的优点，又充分利 用了因特网跨地域范围广的信息传递与共享的特点，这样既能满足局域网内部基 于w e b 的信息共享的需要，又能满足远程数控服务的需要。 2 2 数控远程服务系统相应模块的功能 当用户进入数控服务的主页面后，需要选择自己需要服务的类型。该平台 的功能模块结构组成如图2 2 所示，其中包含的主要服务模块如下： 数控前沿：该模块中的页面同服务器的静态网页相连接，进入后可以浏览关 于数控技术的前沿知识，并且网页由服务器端定期更新。 数控查询：该模块主要是为了用户能够查询到关于数控加工工艺参数。根据 数控工艺需要的主要的参数，分为4 个查询子类，刀具参数的查询、车削加工工 艺查询、铣削工艺加工查询、其它参数查询。客户可以进入相应的页面，选择查 询的参数，可以选择一般查询模式，还可以通过不同查询条件的组合进行高级查 询，通过动态网页访问服务器端数据库，返回结果到客户端。 设计定制服务：用户可以通过留言方式为服务企业提交服务留言，并且可以 上传c a d 格式文件。服务器端通过上传文件的格式转换以及服务留言，设计出满 足用户的个性化需求的产品。对于制造方来说，充分利用本企业的生产资源，从 而降低成本、在高效率工作的基础上设计出更加符合市场要求的产品。 数控仿真：进入该页面后，自动下载含有a c t i v e x 控件的网页，在线编辑或 直接打开客户端已经存在的数控加工程序，然后通过调用服务器端的数控检查程 序，进行数控程序的检查以及编译。经过检查的数控加工程序存于服务器端，由 服务器端进行编译以及三维数控仿真，并将结果返回给客户。通过仿真，来模拟 工件几何体及刀具的路和材料去除的过程，消除因程序误差而导致的机床刀具、 夹具损坏及零件报废等影响，并实现对数控代码的验证。 数控加工j 进入页面后，通过提交服务留言，并且上传需要服务的c a d 模型， 然后由服务器端进行格式转化，由服务器端调用加工软件例如u g 或m s t c a m 开展 服务，最后返还结果。 系统管理：由系统管理员登陆，对用户、数据库、以及扩展功能的管理。 在线交流：提供了一个w e b 浏览器客户能够在线交流的平台。 联系我们：通过使用e m a i l 对象，建立了客户直接发送邮件的功能。 硕士论文 基于w e b 的数控系绩远程支持技术的研究 基于w e b 的网络化数控系统总体功能 系统管理 ll 工艺参数查询卜叫c d ，c h 服务i i 仿真服务 i 憔 上传文件 t 格式转换 主 实体主 模型 驯| | 图2 2 基于w e b 的数控网络系统模块组成 2 3 数控远程服务系统的工作流程 在 线 客户通过浏览器登录w e b 站点，选择注册或者是登陆，进入数控服务平台的 主页面，根据自己所需要的服务选择进入相应的w e b 页，并开展相关的服务，最 后返回主页退出登陆。管理员则可以经过身份验证后进入系统，可以通过活动网 页对系统数据库中的用户库、工艺库、以及其它数据信息进行管理和操作。 2 4 数控远程服务系统的技术方案 基于w e b 的数控远程服务平台的建立分为客户端和服务器两部分，需要采用 不同的技术实现客户端和服务器端的应用。 2 4 1 客户端开发技术 目前，基于w e b 的服务平台的开发技术主要有j a v a 和a c t i v e x 。j a v a 是由 s u n 公司推出的一种专门为网络应用而开发的面向对象的语言，兼具解释型语言 和编译型语言两者的优点。j a v a 程序运行于j a v a 虚拟机环境下，具有执行效率 高、程序的可移植性以及安全性好的特点。a c t i v e x 是建立在m i c r o s o f t 公司提 出的c o w d c o m ( 组件分布式组件对象模型) 和o l e ( 对象的链接与嵌入) 两项技术 的基础之上，一个能够使软件部件在网络环境中进行交互的技术集。同j a v a 开 发技术相比，h c t i v e x 技术更具有广泛的共享组件资源。作为建立强大的w e b 应 用程序的关键，h c t i v e x 组件提供了应用程序的主要功能( 如访问数据库) ，这 硕+ 论文 基于w e b 的数控系统远程支持技术的研究 样就不必创建或重新建立执行这些任务的代码。开发人员可以使用v i s u a l b a s i c 、j a v a 、v i s u a lc + + 等编程语言设计自己的a c t i v e x 服务器组件，进一步 扩展功能。 基于w e b 的数控服务系统的客户端需要第三方编程语言开发的软件的有力 支持，需要借助于强大的a c t i v e x 组件，所以客户端选用这种针对i n t e r n e t 应 用而开发的，且已经被广泛应用于w e b 客户端的a c t i v e x 技术。封装好的a c t i v e x 控件嵌入到h t m l 页面中，可以自动下载到用户的本地计算机中，并在w e b 浏览 器内部运行，具有便于安装、执行效率高且易于维护和升级的优点。 2 4 2 服务器端开发技术 目前基于w e b 的应用软件中服务器端的主要开发技术有j a v as e r v l e t 、c g i 、 i s a p i 和a s p 。这几种开发技术的比较如下表2 1 所示”： 1 ) j a v as e r v l e ts u n 公司发布的一种扩展服务器端功能的技术，它遵循 j a v a 语言的规范。 2 ) c g i ( c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e )最早被广泛使用的构建动态w e b 文档的技术，是通用网关接口。 3 ) i s a p i ( i n t e r n e ts e v e ra p i )微软公司动态链接库与i i s 连接的编 程接口。 4 ) a s p ( a c t i v e s e r v e r p a g e s )一套服务器端的对象模型。用户可以 通过代码访问a s p 对象的各种方法和属性，来操作服务器端的数据。 表2 1 服务器端开发技术的比较 服务器端开发技术j a v as e r v l e t c g ii s a p ia s p 软件功能强较强强弱 执行效率较高低高较高 支持的w e b 服务器全部全部 n tn t 可移植性强弱弱较强 平台相关性平台无关平台相关平台相关平台相关 和另外的几种技术相比，a s p 其优点如下m 1 ： 1 ) 用v b s c r i p t 、j s c r i p t 等简单易懂的脚本语言，结合h t m l 代码，即可 快速地完成网站的应用程序。 2 ) 无须编译，容易编写，可在服务器端直接执行。 3 ) 使用普通的文本编辑器，如w i n d o w s 的记事本，即可进行编辑设计。 硕十论文基于w e b 的数控系统远程支持技术的研究 4 ) 与浏览器无关( b r o w s e ri n d e p e n d e n c e ) ，用户端只需要使用可执行h t m l 码的浏览器，即可浏览a s p 所设计的网页内容。 5 ) 可以使用扩展的a c t i v e x 组件来扩充其功能。 6 ) 可使用服务器端的脚本来产生客户端的脚本。 虽然a s p 只能运行于微软服务器产品i i s ( i n t e r n e ti n f o r m a t i o ns e r v e r ， w i n d o w sn t ) 和p w s ( p e r s o nw e bs e r v e r ，w i o n d o w s 9 8 ) ，但是由于它的以上优 点，它的应用依然非常广泛。基于w e b 的远程服务系统中的，数控工艺参数的查 询，以及其它加工服务信息都要同数据库联系。a s p 自身捆绑了五个组件，通过 使用其中的数据库访问组件( d a t a b a s ea c c e s s ) 可以提供访问数据库的功能，使 用文件访问组件( f i l ea c c e s sc o m p o n e n t ) 进行文件的建立和管理，非常的简洁 和方便。国内的w e b 服务器9 0 都采用w i n d o v c sn ts e r v e r ，这种工作于w i n d o w s 平台上的开发环境有广阔的应用前景。鉴于此，该平台的服务器端开发技术主要 使用a s p 技术，其技术结构体系如下图2 3 所示。 客臀器j 赫a s p( 1 e )j 静态h t m l w e b 服务器 ( i i s 5 0 ) a s p 页面 ： v b s c r i p t s q l i 称调用：竺l ! 三! l ：! ! ：厂l 厂l 数据r 一 库服l 务器f 结果集 a d o ifa s p 文件 图2 3 数控远程服务系统技术体